Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1059
Краткое сообщение
Рассмотрены вопросы построения на основе концепции энергосберегающей станции интегрированного управления теплоэнергетическим комплексом металлургического предприятия по критериям эффективности снабжения энергетическими ресурсами технологических потребителей.
Бесплатно
Управление угловым движением одноосного испытательного стенда гироскопических систем
Статья научная
Рассмотрены вопросы разработки одноосного стенда для испытаний гироскопических приборов и систем. Требуемая точность задания угловой скорости реализована за счет применения инерциальных чувствительных элементов (акселерометров) в системе управления рабочей площадкой испытательного стенда. Для выбранной кинематической схемы построена математическая модель стенда, определена структурная схема объекта управления. Предложена конструкция одноосного испытательного стенда на основе синхронной электромашины вентильного типа. Описаны основные конструктивные элементы разработанного стенда. На основе анализа алгоритмов автоматического управления угловым движением одноосного стенда выбрано корректирующее устройство (регулятор). Представлена методика определения оптимальных параметров регулятора управления угловым движением. Исследован метод настройки регулятора в режиме оптимизации программной среды VisSim. Обоснована возможность получения требуемых показателей качества переходного процесса при помощи ПИ-регулятора. Проведено моделирование системы с синтезированным регулятором. Отмечена возможность применения полученных результатов для определения параметров регуляторов сепаратных каналов двух- и трехосных испытательных стендов.
Бесплатно
Управление энергетической эффективностью электросталеплавильного цеха
Статья научная
В статье рассматриваются подходы к управлению энергетической эффективностью электросталеплавильного цеха, приводятся эмпирические зависимости, позволяющие оптимизировать энергобаланс дуговой сталеплавильной печи при прогнозируемых изменениях стоимости входящих в него энергоресурсов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследования и управления эффективностью процесса производства технологически сложных, высокоточных клапанов, к которым предъявляются жесткие требования, как к изделиям, применяемым в нефтегазодобывающих комплексах, ремонтно-сварочных агрегатах, в исследованиях скважин и агрегатов на базе полноприводных колесных и гусеничных шасси. Приведены результаты выявления критических технологических операций изготовления клапанов. Отражены результаты оценки технологической точности процессов статистическими методами: контрольные листки, гистограммы, диаграммы Исикавы, диаграммы Парето, АВС-анализ. Анализ точности операций методом точечных диаграмм, расчет статистических параметров: индекса воспроизводимости, показателя работоспособности, показателя центрированности, уровня дефектности позволили снизить уровень дефектности, повысить точность изготовления, снизить шероховатость обработанной поверхности, уменьшить эксплуатационные затраты при финишном шлифовании. Разработан (описан, визуализирован и оценен) процесс «Периодическая оценка точности технологических операций», создан и внедрен стандарт организации на данный процесс. Результаты выполненного исследовательского проекта позволяют постоянно поддерживать требования технологического процесса изготовления клапанов в состоянии, гарантирующем выпуск продукции установленного уровня качества.
Бесплатно
Упреждающее управление энергетической эффективностью предприятий
Статья научная
Рассматривается многоуровневая задача снижения энергетических издержек предприятий на основе упреждающего управления. Предложены гибкие стратегии упреждающего управления энергетической эффективностью на основе решения противоречивых задач оптимизации показателей энергетической эффективности методом ограничений.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены энергетические характеристики усилителя мощности инверсного класса F с ограниченным числом гармоник и определены нагрузочные характеристики данного усилителя. В результате исследований были определены области допустимых значений параметров схемы и режима усилителя мощности, внутри которой сохраняются высокие энергетические показатели.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен алгоритм устранения неоднозначности пеленгования для фазовых пеленгаторов с числом пеленгационных антенных элементов не больше 3-5. Для получения однозначного значения оценки пеленга источника электромагнитного излучения (ИРИ) предлагается увеличить количество измерительных баз путем математических преобразований (суммирования, вычитания и т. п.) результатов измерений разностей фаз радиосигнала между парами антенн (базами) пеленгационной антенной решетки (АР). Полученные новые разности фаз соответствуют разностям фаз радиосигнала между физически не существующими «виртуальными» базами. Приводятся результаты исследований эффективности алгоритма устранения неоднозначности пеленгования источника электромагнитного излучения малобазовым широкодиапазонным фазовым пеленгатором с использованием «виртуальных» баз. Методами компьютерного моделирования показано, что в случаях, где существует жесткий дефицит пространства для размещения пеленгационной АР, и где требуется обработка радиосигналов в широкой полосе, в том числе и на радиочастотах свыше 5 ГГц, целесообразно применять алгоритм пеленгации, включающий дополнительные «виртуальные» базы.
Бесплатно
Краткое сообщение
Измерение электродинамических параметров, таких как диэлектрическая и магнитная проницаемости в широком диапазоне частот для сложных композитных материалов, остаётся актуальной задачей на сегодняшний день. Несмотря на то, что известны способы измерения в виде пластин, параллелепипедов или цилиндров, измерение свойств в широком диапазоне частот композитных материалов остаётся слабо исследованной темой. Цель исследования: обоснование возможностей использования полосково-щелевого перехода для измерения электродинамических параметров сложных композитных материалов. Материалы и методы. В статье представлены результаты исследований электродинамических параметров композитных материалов на основе измерителя в виде объёмного полосково-щелевого перехода. Данный переход позволяет выполнить измерение электродинамических параметров в диапазоне частот от 10 до 1400 МГц. Преимущество применения полосково-щелевого перехода в том, что при измерении электродинамических параметров нет необходимости придавать специальную форму (параллелепипед, цилиндр) исследуемым образцам. Это приводит к дополнительным технологическим трудностям и затратам времени на подготовку исследуемых образцов композитного материала. Исследуемые образцы композитного материала могут быть в виде сыпучей смеси. За счет этого сыпучий материал полностью займет внутреннее пространство полосково-щелевого перехода. Исследуемый композитный материал применяется при проектировании строительных материалов для обеспечения электромагнитной совместимости и представляет собой сыпучую смесь. Результаты. В статье приведены частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения в диапазоне частот при различных концентрациях материалов в итоговой смеси. Заключение. Описана технология получения композитных материалов с учетом концентрации компонентов в смеси. Композитные материалы представляют собой гибридный материал - сухую смесь электромагнитных (графитных) и диэлектрических частиц (перлита), а также цементно-полимерного вяжущего, предназначенную для нанесения радиопоглощающего покрытия на ограждающие конструкции. Дисперсные составы частиц перлита и графита близки и находятся в диапазоне 0,1…1 мм. Образцы смеси отличаются по составу объемным соотношением SiO2/C.
Бесплатно
Статья научная
Обоснована актуальность поиска частотно-временных структур радиоизлучения Солнца для последующего их воспроизведения с помощью аппаратно-программных средств в физиотерапевтических целях для восстановления нарушенного гомеостаза организма. Представлена краткая характеристика биологически активного спектра микроволнового излучения Солнца. Приведено описание СВЧ-генератора и режимы его работы для моделирования микроволновых широкополосных всплесков радиоизлучения Солнца с управляемой спектральной плотностью в диапазоне частот 4,0-4,3 ГГц. Его использование при проведении медико-биологических экспериментов позволит раскрыть механизмы модифицирующего действия на организмы микроволнового излучения Солнца.
Бесплатно
Фазоимпульсный модулятор на основе конвейерной логической сети
Краткое сообщение
Рассматривается реализация относительной фазоимпульсной модуляции на конвейерной логической сети. В основе конвейерной сети лежит использование операторов логической свертки сигнала. По результатам работы разработаны принципы построения многобитовых фазоимпульсных модуляторов унитарного сигнала. На основе конвейерных принципов могут быть реализованы все векторные процедуры логической обработки сигналов, представляемых PZ-рядами.
Бесплатно
Физическое моделирование динамики структурированных частиц
Статья научная
Рассматривается создание и описание физической модели деформации материала. Предлагается концепция физической модели материала, основанная на методе динамики частиц. Эта модель представляет собой систему кластеров структурированных частиц. На основе данной концепции в работе описана механика процесса пластической деформации металла при обработке давлением и разрушения материала при гидрорезке на основе кавитации и резонансных явлений. Предлагаемая модель может быть востребована при разработке систем автоматического управления процессом деформации материала.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются полиномиальные фильтры нижних частот Бесселя, Баттерворта, Чебышева и фильтры с критическим затуханием. Представлены особенности их характеристик, правила расчета коэффициентов передаточных функций, способы реализации. Проведен их сравнительный анализ, рассмотрены области применения.
Бесплатно
Статья научная
В статье описан подход формализации базовых процессов и построения математической модели для системы сбора и анализа данных из электронных СМИ. Авторы, в рамках проведения научного исследования, занимаются созданием системы, в том числе ведется разработка новых алгоритмов, методов и подходов сбора и анализа текстовой информации из новостных интернет-источников. Основным направлением в исследовании рассматривается применение методов интеллектуального анализа текстовых данных на основе технологии искусственных нейронных сетей, методов обработки естественного языка, text mining, машинного обучения и обработки больших данных. Цель исследования. Разработать формализованное описание модели системы мониторинга и анализа текстовой информации электронных новостных СМИ методами математического моделирования. Методы и инструментарий исследования. Предложено использование инструментария методологии математического моделирования с методами системного анализа. Для исследования системы применены такие методы системного анализа, как абстрагирование, формализация, композиция и декомпозиция, структурирование и реструктурирование, моделирование, распознавание и идентификация. Система рассматривается как формализованная модель автоматического классификатора и кластеризатора набора текстовых документов на естественном языке в виде алгебраической системы. Для решения задач классификации и кластеризации текстов предложено применять методы машинного обучения на основе нейросетевых подходов. Структура системы и составляющие её процессы, а также процессы взаимодействующие с системой извне, представлены в виде формализованного математического описания. Результаты. Разработанное формализованное математическое описание модели системы наглядно показывает взаимосвязь компонентов системы между собой, а также внутренние процессы. Применяемый подход позволяет детализировать представление системы на основе ее декомпозиции на подсистемы и модули. Все это дает возможность упорядочить последовательности этапов создания системы и декомпозировать их на отдельные этапы работ. Заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, позволяют перейти к следующему этапу жизненного цикла разрабатываемой информационной системы - ее программной разработке.
Бесплатно
Формализация моделей планирования при организационном управлении на производственном предприятии
Статья научная
Рассматривается методика планирования при организационном управлении на производственных предприятиях с использованием интегрированных систем управления предприятием. В методах планирования используются понятия рабочего центра, спецификации изделий, модели производственной системы. Рассматривается функциональная модель бизнес-процесса планирования, взаимосвязь модели производственной системы и системы планирования, представлен алгоритм планирования в автоматизированных интегрированных системах управления предприятием (MRP/ERP системах). Модель производственной системы включает спецификацию материальных объектов, маршруты технологических процессов, операционные данные. Приводится пример управления выполнением производственного плана с учетом воздействия нештатных производственных ситуаций, рассматриваются варианты решения задач при возникновении нештатных ситуаций. Производится классификация нештатных производственных ситуаций. Приводится пример формирования стратегии при управлении производственным планом, рассчитывается матрица непроизводительных затрат по стратегиям управления.
Бесплатно
Формализм выписывания уравнения динамики манипуляторов
Статья научная
Решается проблема громоздкости уравнений динамики манипуляционных систем промышленных роботов (манипуляторов), состоящих из поступательных и вращательных сочленений. Предложен новый формализм выписывания уравнений динамики манипуляторов в направляющих косинусах, из которых легко получить уравнения динамики в других параметрах относительной или абсолютной ориентации тел. Приведены примеры выписывания уравнений динамики манипуляторов в направляющих косинусах, из которых путем применения их свойств получены уравнения динамики в относительных углах поворота тел. Рассмотренные манипуляторы имеют от трех до шести степеней свободы. В их уравнениях динамики явно выражены геометрические, кинематические, статические и инерционные параметры. Множители при ускорениях и произведениях скоростей в выписанных уравнениях динамики являются оптимальными в смысле минимума арифметических операций (сложений и умножений), необходимых для их вычислений. Предложен JS-код и методика верификации уравнений динамики манипуляторов, записанных в аналитическом виде. Проблема в том, что при ручном выписывании уравнений возможны ошибки и описки в промежуточных записях и конечном результате. Поэтому необходимо проверять результаты выписывания на отсутствие ошибок, т. е. выполнять верификацию формул вычисления составляющих уравнений динамики. Для этого можно использовать ПО, предназначенное для вычисления обобщенных движущих сил манипуляторов, т. е. решать первую задачу динамики. В качестве такого ПО здесь предлагается web-приложение, в котором JS-функция используется для верификации уравнений динамики манипуляторов. Разработана методика верификации формул вычисления обобщенных сил тяжести и множителей (коэффициентов) при обобщенных ускорениях и произведениях обобщенных скоростей в уравнениях динамики. Приведен пример верификации уравнений динамики универсального манипулятора с шестью степенями свободы в пространстве. Целью исследования является разработка формализма выписывания аналитического вида уравнений динамики манипуляторов в направляющих косинусах главных осей связанных систем координат тел, коэффициенты которых содержат минимальное количество арифметических операций. Методы исследования относятся к векторной и аналитической механике систем абсолютно твердых тел, к векторной алгебре, а также к системному анализу и программированию на скриптовых языках. Результаты исследования содержат два доказанных утверждения, формулы которых и методика их использования позволили вручную выписать уравнения динамики манипуляторов с тремя и шестью степенями подвижности как в направляющих косинусах, так и в обобщенных координатах. В обоих случаях упростить полученные уравнения невозможно. Заключение. Записанные аналитические виды уравнений динамики занимают несколько строк. По известным классическим формализмам (Лагранжа, Аппеля, Нильсена, Ньютона - Эйлера и т. д.) практически невозможно получить аналогичные результаты из-за большого количества сложных математических операций в их реализации и громоздкости получаемых формул.
Бесплатно
Формализм решения первой задачи динамики шагающих и колесно-шагающих машин
Статья научная
Целью исследования является решение первой задачи динамики машин, перемещающих свой корпус при помощи ног, т. е. вычисление управляющих воздействий приводов ног, обеспечивающих заданную динамику абсолютного движения корпуса и удовлетворяющих ограничениям, при выполнении которых отсутствует скольжение опорных ног относительно опорной поверхности. Методы исследования относятся к системному анализу, механике систем тел и робототехнике. Рассматриваются шагающие и колесно-шагающие машины, к корпусу которых подвешены ноги, у которых последняя кинематическая пара является поступательной, управляемая стопа отсутствует и нога с опорной поверхностью взаимодействуют в одной точке. Результаты исследования содержат аналитические формулы для вычисления динамических реакций в точках контакта ног с опорной поверхностью, а также движущие силы и моменты сил в приводах опорных и переносных ног, обеспечивающих заданное движение корпуса относительно опорной поверхности, а также ему соответствующие относительные движения тел опорных ног. Описывается формализм решения таких задач, основанный на обратных векторных рекуррентных формулах вычисления сил и моментов сил динамических реакций в кинематических парах древовидных систем тел с замыканием последнего тела ветви на опорную поверхность. Этот формализм распространяется на колесные, колесно-шагающие и шагающие машины, что продемонстрировано на соответствующих примерах. Записываются аналитические условия реализации шага без проскальзывания опорных ног относительно опорной поверхности. Предложены две простые колесно-шагающие машины, состоящие из линейного электропривода и ведомой (пассивной) колесной пары, которые предназначены для экспериментального определения значений коэффициентов трения скольжения и качения. В аналитических видах выведенных расчетных формул (уравнений и неравенств) явно выражены структурные, геометрические, инерционные и кинематические параметры исследуемых машин. Предложенный формализм демонстрируется на решениях четырех задач от простого к сложному через повторное использование формул.
Бесплатно
Статья научная
Представлено формальное описание объектных моделей в понятиях унифицированной метамодели объектно-ориентированных приложений баз данных, разрабатываемой автором и независящей от предметной области. Описанная метамодель реализована автором в собственной среде разработки SharpArchitect RAD Studio. В начале статьи подробно проанализированы имеющиеся работы сходной тематики. Анализ показал, что чаще всего авторы используют теорию множеств и исчисление предикатов для представления элементов объектно-ориентированных языков программирования и проектирования объектных моделей. Этот же подход использован в данной статье. В работе представлена метамодель, разработанная автором для проектирования и реализации объектно-ориентированных приложений баз данных. Уделено внимание иерархии выделенных классов, присутствующих в прикладных предметных областях. Также подробно описаны состав и структура классов, позволяющих представить как атомарные литеральные типы, так и классы атрибутов, значениями которых выступают экземпляры классов и коллекцию экземпляров. Уделено внимание реализации динамической составляющей с помощью описания методов (с поддержкой параметров) и событий классов. На основе представленной метамодели с применением теории множеств предложен формальный подход к описанию моделей прикладных предметных областей. Для анализа применимости предложенного подхода была разработана унифицированная модель тестирования инструментов разработки объектно-ориентированных приложений. Описаны критерии оптимальности этой модели, а также её реализация на языке C# с представлением всех ключевых классов, присутствующих в ней. Предложенный формальный подход был протестирован на описанной модели. Были описаны классы предметной области, атрибуты, ассоциации и образованные иерархии. Это позволило подтвердить корректность предложенного формального решения. В заключение статьи сделаны предположения о направлениях дальнейшего развития предложенного подхода.
Бесплатно
Краткое сообщение
Предложена методика представления системной модели предметной области в форме ка-тегории процессов. Предложено правило синтеза самоорганизующейся структуры моделей процесса. Показано, что последовательность композиций-декомпозиций процессов обладает свойством фрактальных преобразований (самоподобия). Ядром этих преобразований являются коммутативные треугольники, определяющие структуру взаимодействующих процессов при их композиции-декомпозиции. Показано, что такие структуры сохраняют свойства самоорганизации в соответствии с законами необходимого разнообразия ЭШБИ. Показана возможность построения тождественных формальных алгоритмов контроля целостности структуры исходных процессов, при нарушении которой требуется «внешнее» управление. Предлагаемые правила преобразования продемонстрированы на примере синтеза самоорганизующегося процесса соглашения, архитектура которого определена в стандарте ISO/IEC 15288 «Системная инженерия».
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты исследования возможностей электромеханической трансмиссии колесной машины по регулированию совместной работы двигателя внутреннего сгорания, управляемого человеком-оператором, и внешних сопротивлений, являющихся величиной случайной. Разработан алгоритм управления, обеспечивающий, с одной стороны, приближение тяговой характеристики колесной машины к идеальной гиперболе при десятикратном диапазоне изменения сопротивлений и скоростей движения, а с другой стороны - работу двигателя внутреннего сгорания по экономичной характеристике. Проведен анализ различных способов регулирования электромеханической трансмиссии, состоящей из одного общего генератора, приводимого во вращение двигателем внутреннего сгорания, и двенадцати тяговых электродвигателей, установленных на колесах, а именно: регулирование генератора, синхронное и индивидуальное регулирование тяговых электродвигателей. Предпочтение отдано синхронному регулированию всех тяговых электродвигателей. В статье приведены структурные схемы соответствующих систем регулирования.
Бесплатно
Формирование интегральной оценки уровня инновационного развития отрасли
Статья научная
Эффективное управление отраслью должно базироваться на адекватном информационно-аналитическом отображении происходящих в ней процессов. В статье предлагается методологический инструментарий, заключающийся в комплексной оценке развития отрасли, и раскрывается ее содержание. Разработанная система поддержки принятия решений базируется на модели оптимизации программ развития в нефтегазовой отрасли. Рассмотрен и предложен метод комплексного оценивания вариантов программы на основе матричных сверток. Дана постановка задачи оптимизации программы отраслевого развития как задачи достижения требуемого значения комплексной оценки варианта программы с заданными резервами направлений и минимальными затратами. Предложены алгоритмы ее решения на основе методов сетевого программирования. Данная технология применима и для формирования программ регионального развития.
Бесплатно
