Для авторов
Найти
Результаты поиска
##search.searchResults.foundPlural##
-
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДВИЖНОСТИ МОБИЛЬНЫХ РОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МЕТОДОМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
В.А. Горелов, И. В. Рубцов, А.А. Стадухин2020-07-10Аннотация ▼Обосновывается необходимость применения имитационного компьютерного моде-лирования для дальнейшего совершенствования подвижности мобильных робототехниче-ских комплексов. Рассматривается такое направление работ, как исследование шасси с адаптируемой конфигурацией гусеничного обвода с применением программного комплекса автоматизированного анализа динамики систем тел. Данный подход позиционируется как наиболее подходящий для оценки профильной проходимости и выбора потребных характе-ристик приводов машин с нетрадиционным движителем. Также в статье рассмотрены достижения МГТУ им. Н.Э. Баумана по созданию комплекса натурно-математическогомоделирования, предназначенного для исследования динамики мобильных робототехниче-ских комплексов и дистанционно управляемых машин. Комплекс основан на математиче-ской модели движения машины, адаптированной для проведения расчетов в режиме «ре-ального времени». В работе приведена краткая характеристика модели и основные диф-ференциальные уравнения, лежащие в её основе. Помимо это необходимой составляющей комплекса натурно-математического моделирования является программное обеспечение, позволяющее осуществлять синтез трасс по известным заранее заданным статистически-ми характеристиками. Таким образом, разработанный комплекс натурно-математического моделирования позволяет решать следующий ряд основных задач: исследование быстроход-ности машин и получение нагрузочных характеристик тягового привода, а также отладка алгоритмов управления и изучение взаимодействия водителя-оператора с машиной и внешней средой в условиях задержки управляющего сигнала и помех. Метод имитационного моделирования также имеет важное применение в области совершенствования моторно-трансмиссионных установок робототехнических комплексов и дистанционно управляемых машин. В связи с тем, что на данный момент наиболее распространённой схемой трансмиссии таких машин является индивидуальный привод ведущих колёс, повышение скоростей движения мобильных роботов требует применения более мощных, а значит более дорогостоящих и тяжёлых электродвигателей. Так, в статье предложен подход, основывающийся на имитационном и натурно-математическом моделировании, который позволяет осуществлять сбор необходимых статистических данных о режимах нагружения машин и определять требуемые характеристики электродвигателей в кратковременном и длительном режимах работы, а также желаемую область с максимальным коэффициентом полезного действия.
-
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ
М. Н. Максимов , С. М. Максимова2022-01-31Аннотация ▼В статье показана возможность использования фильтра Пуанкаре-Стеклова для
обеспечения устойчивости полунатурного моделирования нелинейных систем. Полунатур-
ное моделирование (HIL) предполагает разбиение исходной системы на части, причём одна
часть моделируется численно на компьютере, а вторая часть представлена реальным
физическим объектом. Части системы обмениваются данными друг с другом через про-
граммно-аппаратный интерфейс, который может быть реализован по-разному и должен
обеспечивать устойчивость, а также сходимость результатов полунатурного моделиро-
вания к результатам моделирования исходной системы. Варианты построения программ-
но-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA, PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-
Стеклова описаны в соответствующих литературных источниках. В статье показано,
как исходная нелинейная система с помощью фильтра Пуанкаре-Стеклова была разбита
на части, что соответственно привело к разбиению на части системы уравнений, описы-
вающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения стабилизирующих
параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученными значениями
скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На следующем этапе в
статье приводятся результаты численного моделирования исходной и разбитой на части
системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обменивались данными
друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой h. Такой способ
численного моделирования разбитой на части системы максимально приближен к процес-
сам, происходящим при полунатурном моделировании систем. Сравнение полученных ре-
зультатов моделирования исходной и разбитой на части системы позволил сделать вывод,
что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе значений стабилизирующих пара-
метров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость результатов полунатурного
моделирования как линейных, так и нелинейных систем. -
ТРАНСФОРМАТОРЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ПЕЧАТНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК
А. О. Касьянов2022-01-31Аннотация ▼Статья посвящена анализу результатов численного исследования характеристик
рассеяния печатных поляризаторов на основе электродинамического моделирования мик-
рополосковых дифракционных решеток. Задачи моделирования решены методом инте-
грального уравнения. С помощью разработанной математической модели выполнено все-
стороннее численное исследование микроволновых трансформаторов поляризации поля
возбуждающей поляризаторы электромагнитных волн, выполненных в виде многоэлемент-
ных мультипланарных печатных отражательных антенных решеток. На основе проведен-
ных исследований найдены конструктивные решения для поляризаторов в интегральном
исполнении, реализующих функции трансформаторов поляризации волн микроволнового
диапазона. Рассмотрены вопросы конструктивного синтеза планарных поляризаторов для
создания устройств трансформации поляризации, интегрируемых в излучающие и распре-
делительные системы современных многоэлементных фазированных антенных решеток в
печатном исполнении. Получены численные результаты электродинамического моделиро-
вания трансформаторов поляризации волн микроволнового диапазона на основе печатных
дифракционных решеток, которые могут быть использованы для выбора наиболее рацио-
нальных вариантов топологий поляризаторов при разработке многофункциональных обте-
кателей в антеннах СВЧ. На основе полученных численных данных рассматриваются воз-
можности применения ряда вариантов плоских дифракционных решеток в качестве поля-
ризаторов проходного и отражательного типа в составе антенных обтекателей. Пред-
ложенные в работе трансформаторы поляризации электромагнитного поля в виде муль-
типланарных печатных решеток, входящих в состав антенных обтекателей, предназначе-
ны для обеспечения расширения функциональных возможностей перспективных радио-
электронных средств, содержащих сканирующие антенные решетки, устанавливаемые
под антенными обтекателями. Кроме того, применение предложенных в работе твист-
рефлекторов и пространственных поляризаторов в составе интеллектуальных радио-
электронных покрытий открывает дополнительные возможности по цифровому управле-
нию полями рассеяния различных объектов радиолокационного наблюдения, позволяя созда-
вать желаемые радиолокационные образы защищаемых объектов. -
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ
В.В. Курейчик , А.Э. Саак , Вл.Вл. Курейчик2021-07-18Аннотация ▼Рассмотрена одна из важных задач оптимизации – задача диспетчеризации. Она от-
носится к классу NP- сложных оптимизационных задач. В работе приведена и описана
постановка задачи диспетчеризации. Здесь массив заявок пользователей на компьютерноеобслуживание в Grid- системах моделируется протяжённой линейной полиэдралью коор-
динатных ресурсных прямоугольников. При этом диспетчирование представляется лока-
лизацией линейной полиэдрали в оболочку области вычислительно-временных ресурсов сис-
темы согласно многоцелевому критерию качества применяемого назначения заявок на об-
служивание. В связи со сложностью данной задачи для ее эффективного решения предла-
гаются методы эволюционного моделирования. В статье предложена и описана модифи-
цированная архитектура эволюционного поиска. В качестве модификации введены допол-
нительно три блока. Это блок «внешней среды», блок эволюционной адаптации и блок «не-
перспективных решений». Для ее реализации авторами разработан модифицированный
эволюционный алгоритм, использующий в качестве отбора решений модели эволюций Ч.
Дарвина и Ж. Б. Ламарка. Это позволяет значительно сократить время получения резуль-
тата, частично решить проблему преждевременной сходимости алгоритма и получать
наборы квазиоптимальных решений за полиномиальное время. Разработан программный
модуль на языке C#. Проведен вычислительный эксперимент на тестовых примерах. Про-
веденные экспериментальные исследования, показали, что качество решений, полученных
на основе разработанного эволюционного алгоритма, в среднем на 5 процентов превосхо-
дит результаты решений, полученные с использованием известных алгоритмов последова-
тельного, начально-кольцевого и уровневого при сопоставимом времени, что говорит об
эффективности предложенного подхода. -
ПРОГРАММНАЯ ПОДСИСТЕМА ДЛЯ РЕШЕНИЯ NP-СЛОЖНЫХ КОМБИНАТОРНО-ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ГРАФАХ
В.В. Курейчик , Вл. Вл. Курейчик2021-07-18Аннотация ▼Работа посвящена созданию программной подсистемы для решения NP- трудных и
NP-сложных комбинаторно-логических задач на графах. В статье приведено описание
комбинаторно-логических задач на графах. Для эффективного их решения предлагаются
новые многоуровневые архитектуры поиска, такие как простая комбинированная, парал-
лельная комбинированная, двухуровневая, интегрированная и гибридная. Данные архитек-
туры основаны на методах, инспирированных природными системами. Ключевым отличием данных архитектур является разделение поиска на два или три уровня и применение на
них различных алгоритмов эволюционного моделирования и биоинспирированного поиска.
Это позволяет получать наборы квазиоптимальных решений выполнять параллельную
обработку и частично устранять проблему преждевременной сходимости. В статье при-
ведено подробное описание разработанной программной подсистемы и ее модулей. В каче-
стве модулей в подсистеме имеется пять разработанных архитектур и набор разрабо-
танных алгоритмов эволюционного моделирования и биоинспирированного поиска, таких
как эволюционный, генетический, пчелиный, муравьиный, светлячковый и обезьяний. Благо-
даря модульной структуре в подсистеме имеется возможность конструировать более 50
различных вариантов комбинаций поиска. Это позволяет использовать все достоинства
методов биоинспирированной оптимизации для эффективного решения NP-сложных ком-
бинаторно-логических задач на графах. Для подтверждения эффективности разработан-
ной программной подсистемы был проведен вычислительный эксперимент на тестовых
примерах. Проведенные серии тестов и экспериментов показали преимущество использо-
вания программного продукта для решения комбинаторно-логических задач на графах
большой размерности, по сравнению с известными алгоритмами, что говорит о перспек-
тивности применения такого подхода. Временная сложность разработанных алгоритмов
в лучшем случае O(nlogn), в худшем случае – О(n3). -
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Хуанг Чун-Пинь2021-08-11Аннотация ▼Представлена технология компьютерного моделирования процесса вакуумной инфу-
зии в производстве крупногабаритных полимеркомпозитных конструкций, привлекающего
все большее внимание при производстве летательных аппаратов, благодаря простоте
реализации и относительно низкой стоимости подготовки производства. Трудность про-
мышленной реализации процесса и обеспечения требуемого качества обусловлена его высо-
кой чувствительностью к режимам - температуре, вакуумному давлению и схеме распо-
ложения портов вакуума и инжекции связующего. Цель разработанной методики компью-
терного моделирования процесса с возможностью его последующей оптимизации состоит
в исключении используемого в настоящее время длительного и весьма дорогостоящего ме-
тода проб и ошибок при отработке технологии. Предлагаемая математическая модельпроцесса, связывающая уравнение фазового поля, реконструирующего границу раздела свя-
зующего и вакуумированной области преформы, уравнения Ричардса движения вязкой
жидкости в ненасыщенной пористой среде, термокинетики связующего и теплопроводно-
сти реализована в среде конечноэлементного пакета. Компьютерная реализация модели
обеспечивают точную реконструкцию динамики фронта распространения связующего в
пористой преформе, возможность возникновения и локализацию непропитанных зон фор-
муемой конструкции, тем самым, позволяя исключить образование неисправимого брака.
Полученные результаты демонстрируют способность разработанной техники обеспе-
чить стабильность качества производимых композитных конструкций с повышенными
требованиями к сплошности структуры и конструктивной прочности. -
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ И РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В РАМКАХ КВАНТОВЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ
С.М. Гушанский , В. С. Потапов , В.И. Божич2021-08-11Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компьюте-
рам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-механических явле-
ний, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных в выходные, которые
реально смогут обеспечить эффективную производительность на 3–4 порядка выше, чем лю-
бые современные вычислительные устройства, что позволит решать перечисленные выше и
другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе времени. Данная статья посвящена ре-
шению задачи исследования и разработки методов оптимизации квантовых вычислений в рам-
ках применения квантовых ускорителей. Предложена структурная схема аппаратного ускори-
теля для увеличения производительности моделируемых квантовых вычислений. Была проведе-
на разработка структурной схемы модуля связи аппаратного ускорителя и программной моде-
ли.Актуальность данных исследований заключается в математическом и программном моде-
лировании и реализации корректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых
ошибок в рамках разработки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач
классического характера. Научная новизна данного направления выражается в исключении
одного из недостатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного на-
правления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля кванто-
вых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явле-
ний и особенностей слабо освещена в мире. -
ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОЖНОГО РЕЗУЛЬТАТА РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ МНОГОАГЕНТНОЙ СИСТЕМОЙ
В.А. Литвиненко , С.А. Ховансков , В.С. Хованскова2021-11-14Аннотация ▼Рассматриваются вопросы защиты распределённых вычислений организованных на ос-
нове многоагентной системе для решения задач многовариантного моделирования.
При моделировании выбор одного из многих вариантов может потребовать перебора огром-
ного множества параметров недоступного для быстродействующей ЭВМ. Для сокращения
времени решения таких задач используют распределенные вычисления. Существует множе-
ство различных подходов для организации распределенных вычислений в компьютерной сети
– технология grid, metacomputing (BOINC, PVM и другие). Все они предназначены для создания
централизованных систем распределенных вычислений. Распределенные вычисления организуются на основе многоагентной системы на вычислительных узлах любой компьютерной
сети. При использовании в качестве вычислительной среды компьютерную сеть большого
масштаба могут возникнуть угрозы безопасности распределенных вычислений. Одной из
таких угроз является получение в процессе вычислений ложного результата от злоумышлен-
ников. Ложный результат может привести в процессе моделирования к принятию не опти-
мального, либо неправильного решения. Управляющие агенты централизованной системы
распределенных вычислений, кроме управления распределенной системой, вынуждены выпол-
нять обнаружение ложных результатов процесса вычислений. Разработана методика рас-
чета вероятности обнаружения ложного результата в зависимости от общего количества
агентов многоагентной системы и количества управляющих агентов. Приведены примеры
расчёта количество управляющих агентов, обеспечивающих в многоагентной системе тре-
буемую вероятность обнаружения ложных результатов. -
РЕАЛИЗАЦИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ДЕКОДЕРА ГЛУБОКОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ КОДОВ СТАБИЛИЗАТОРА
С. М. Гушанский , В. Н. Пуховский , В.С. Потапов2021-12-24Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компь-
ютерам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-
механических явлений, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных
в выходные, которые реально смогут обеспечить эффективную производительность на
3–4 порядка выше, чем любые современные вычислительные устройства, что позволит
решать перечисленные выше и другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе вре-
мени. Данная работа является исследованием влияния среды на квантовую систему куби-
тов и результаты ее выполнения. Разработан вероятностный декодер глубокой нейронной
сети для кодов стабилизатора. Проанализированы и рассмотрены вопросы исправления
ошибок для трехбитового кода без декодирования состояния. Актуальность данных иссле-
дований заключается в математическом и программном моделировании и реализации кор-
ректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых ошибок в рамках разра-
ботки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач классического ха-
рактера. Научная новизна данного направления выражается в исключении одного из не-
достатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного направления в
первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых ис-
следований по ряду направлений. -
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ СЕТОЧНЫХ УРАВНЕНИЙ НА ГРАФИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЯХ
Н.Н. Грачева , В.Н. Литвинов , Н. Б. Руденко , А.В. Никитина , А. Е. Чистяков2021-12-24Аннотация ▼Для прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС) и необратимых последствий дея-
тельности человека ученые широко применяется математическое моделирование. При
возникновении ЧС очень важно минимизировать время принятия решения. Разработка
проекта решения может основываться на прогнозе изменения моделируемого процесса.
При численном решении задач гидрофизики и биологической кинетики возникает необходи-
мость в разработке эффективных методов решения систем сеточных уравнений большой
размерности с несамосопряженным оператором. Большой объем обрабатываемой инфор-
мации и сложность вычислений приводят к необходимости использования вычислительных
кластеров, в состав которых добавляются видеоадаптеры для увеличения производитель-
ности вычислительной системы и скорости обработки информации. Целью исследования
является разработка программного модуля, реализующего алгоритм решения системы
линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) модифицированным попеременно-треугольным
итерационным методом (МПТМ) (самосопряженный и несамосопряженный случаи) с ис-
пользованием технологии NVIDIA CUDA. Описан способ декомпозиции расчетной области
в трехмерном случае. Предложена графовая модель организации параллельного конвейер-
ного вычислительного процесса, ориентированная на графический ускоритель GPU (Graphics Processing Unit). Для двух видеоадаптеров с различными характеристиками были
проведены экспериментальные исследования для определения оптимальной двумерной кон-
фигурации потоков в вычислительном блоке, реализуемом на одном потоковом мультипро-
цессоре, при которой время реализации на GPU одного шага МПТМ является минималь-
ным. Проведенные исследования показали, что выбор способа декомпозиции расчетной
области в виде параллелепипедов необходимо выполнять с учетом архитектуры видео-
адаптера. Разработанные алгоритм и программный модуль позволяют более эффективно
задействовать вычислительные ресурсы GPU, используемой для решения вычислительно-
трудоемких задач гидрофизики. -
РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАЛВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА
А.Л. Ляшенко2021-12-24Аннотация ▼Рассмотрена необходимость регулирования температуры теплоносителя в гидрав-
лических прессах, обеспечивающих горячее склеивание фанеры, регулирование давления в
каналах пресса и поддержания технологических параметров на заданном уровне. В качест-
ве объекта управления рассмотрен колонный гидравлический пресс П-714-Б для горячего
склеивания фанеры, установленный на Усть-Ижорском фанерном комбинате. В статье
представлено описание колонного гидравлического пресса. Для мониторинга параметров
представленной установки фанерного производства, предлагается рассмотреть нагрева-
тельные плиты пресса и пакеты фанеры как объект с распределенными параметрами.
Для разработки математической модели объекта управления была рассмотрена функцио-
нальная схема данного устройства с основным оборудованием и технологическими пото-
ками теплоносителя. Разработана методика моделирования объектов данного класса как
объектов с распределёнными параметрами. Рассмотрение процессов, протекающих в каналах нагревательных плит, позволило составить дифференциальные уравнения движения,
описывающие течение рабочей среды в системе каналов. Разработанная методика мате-
матического моделирования распространения тепла в нагревательных плитах пресса и
пакетах фанеры позволила составить математическую модель для рассматриваемого
объекта. Данная математическая модель получилась достаточно сложной, и решить
полученную систему дифференциальных уравнений в частных производных аналитически
(выделить передаточную функцию) не представляется возможным. Для численного анали-
за рассматриваемого объекта управления были составлены дискретная модель уравнений
и вычислительный алгоритм. В процессе составления дискретных моделей были решены
задачи «стыковки» граничных условий, обеспечения устойчивости вычислительной схемы и
выбраны шаги дискретизации по пространственным переменным. Для компьютерного
моделирования было специально разработано программное обеспечение. С его помощью
были рассчитаны значения температур в контрольных точках. Представленная матема-
тическая модель позволила произвести численный эксперимент, в результате которого
были получены частотные характеристики исследуемого объекта. Данные характеристи-
ки были использованы при синтезе распределенного высокоточного регулятора. -
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННОГО ОПРЫСКИВАНИЯ ПРИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ АВИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИХ РАБОТ
В. П. Асовский , А.С. Кузьменко2021-12-24Аннотация ▼Рассмотрены отдельные практические вопросы решения задач совершенствования
технологии авиационно-химических работ с использованием методов компьютерного модели-
рования его процессов, в частности на нетрадиционных режимах авиационного опрыскивания.
Эти режимы характерны для обработок участков с препятствиями на границах, когда внесе-
ние рабочих жидкостей производится при снижении воздушного судна в заходе на производст-
венный проход над участком на требуемой высоте полета и наборе высоты после его оконча-
ния. Проведенные расчетно-теоретические исследования на примере самолета-биплана Ан-2 с
использованием разработанных и апробированных ранее многофакторных программных
средств моделирования процессов формирования вихревого следа самолета и осаждения в нем
характерного для авиационного опрыскивания спектра капель рабочих жидкостей показали,
что использование нетрадиционных технологических режимов обработок способно сущест-
венно повысить производительность, безопасность и интегральную эффективность авиаци-
онно-химических работ и мероприятий химизации сельскохозяйственного производства в це-
лом. В частности, показано, что для повышения эффективности авиационного опрыскивания
участков, ограниченных препятствиями, технически возможно и экономически целесообразно
использовать схему проведения работ, предусматривающую начало и окончание обработки
таких участков на этапе снижения и набора высоты при удалениях от препятствий, соответ-
ствующих 1-2 с полета воздушного судна (для самолета Ан-2 на удалениях 50–150 м при высоте
полета до 20 м). Такая схема обеспечивает рост производительности авиационного опрыски-
вания до 10–15 %, уменьшение себестоимости обработок на 3–5 % и увеличения экономической
эффективности на 2–3 % при росте их суммарного эффекта на 6–8 %. -
ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА СНИЖЕНИЯ ВЗАИМОНАГРУЖЕНИЯ ДВУХ ПРИВОДОВ, ОДНОВРЕМЕННО УПРАВЛЯЮЩИХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ РУЛЕМ МАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА
А.С. Алексеенков , Е. В. Ерофеев , А. И. Стеблинкин , А.Д. Тимофеева2022-03-02Аннотация ▼При совместной работе рулевых приводов на поверхности управления (руле направле-
ния, в определенных случаях на элеронах и руле высоты) магистрального самолета возника-
ют силы их взаимонагружения, приводящие к ускорению расхода ресурса узлов крепления и
снижению показателей качества регулирования. Для уменьшения этих сил применяются раз-
личные методы, в том числе специальные алгоритмы снижения взаимонагружения.
В ходе исследования проведена оценка качества работы алгоритма и определено его влияние
на статические и динамические свойства системы из двух приводов. В статье представлена
программно-математическая модель совместной работы двух электрогидравлических руле-
вых приводов (ЭГРП) на аэродинамическом руле, учитывающая нелинейности ЭГРП (ограни-
чение по ходу и скорости золотника, нелинейность коэффициента расхода жидкости, огра-
ничение скорости и максимального перемещения штоков гидроцилиндров) и жесткости ме-
ханических креплений штоков ЭГРП к поверхности управления. Разработаны тестовые ре-
жимы, воспроизводящие наиболее тяжелые режимы работы привода. Проведена оценка
влияния алгоритма на переходные процессы отклоняемой поверхности управления, на запасы
устойчивости системы двух ЭГРП и отклоняемой поверхности управления, и на количест-
венные показатели снижения силового нагружения. Показано, что алгоритм на основе
ПИД-регулятора с обратной связью по перепаду давлений в полостях гидроцилиндров значи-
тельно (до 95%) снижает силовое взаимонагружение в системе одновременно работающих
приводов. При использовании разработанного алгоритма не выявлено уменьшение запасов
устойчивости системы из двух ЭГРП. Также показано, что в режимах работы с внешней
нагрузкой следует вводить ограничение величины корректирующего сигнала алгоритма для
уменьшения просадки штоков до определенных в техническом задании значений. Результаты
работы будут использованы для уточнения методики испытаний одновременно работающих
приводов и, в дальнейшем, для внедрения алгоритма снижения взаимонагружения на магист-
ральные отечественные летательные аппараты. -
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКАЗОВ ДАТЧИКОВОЙ ГРУППЫ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ПУТЕМ ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕКРЕСТНОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
А.А. Задорожний2022-03-02Аннотация ▼Приводится описание типовых методов реализации кворум-контроля параметров
воздушных данных, и анализ их возможностей по определению параметрических отказов,
возникающих в системе воздушных сигналов. Для выполнения расчетов были выбраны наи-
более часто встречаемые виды отказов тракта восприятия и измерения воздушных давле-
ний системы воздушных сигналов, вызывающие катастрофические последствия, описаны
физические принципы их возникновения, реализация которых позволила построить мате-
матические модели искажения сигналов. По результатам моделирования работы типовых
методов кворум-контроля, и их реакции на искусственно введённых в систему отказов
определены достоинства и недостатки используемых методов. С целью устранения обна-
руженных в результате анализа недостатков предложен альтернативный метод опреде-
ления отказов датчиковой группы системы воздушных сигналов путем реализации пере-
крестного контроля параметров, полученных от пневматической и флюгерной датчиковой группы системы. Для предложенного метода приведены результаты моделирования, про-
веденного на основе реальных полетных данных магистрального самолета с искусственно
введенными в них параметрическими отказами. Оценена возможность использования ал-
горитма перекрестного контроля в одноканальных системах воздушных сигналах малораз-
мерных летательных аппаратов. Постановка задачи исследования формулируется сле-
дующим образом: с целью обеспечения безопасности полетов летательного аппарата при
использовании в контуре управления информации от одноканальной системы воздушных
сигналов необходимо обеспечить обнаружение и исключение недостоверных данных из
массива информации, выдаваемой системой потребителям информации. При этом задачу
обнаружения и исключения данных необходимо решить собственными средствами самой
системы воздушных сигналов, без использования дополнительных данных от других систем
самолета. Математический анализ, численное моделирование, определение корректирую-
щих коэффициентов и подготовка исходных данных проводились в программно-
математическом комплексе MathCAD. Анализ результатов исследования алгоритма пере-
крестного контроля, реализованного в ПМК MathCAD, показал, что задача определения
достоверности информации может быть решена автономно и при реализации в лета-
тельном аппарате одноканальной системе воздушных сигналов. -
СТАБИЛИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ КВАДРОКОПТЕРА ВДОЛЬ ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ С ПОМОЩЬЮ СУБОПТИМАЛЬНОГО ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ С H2/H -КРИТЕРИЕМ
И. С. Тренёв2022-04-21Аннотация ▼Целью данной работы является построение субоптимального регулятора с -
критерием, стабилизирующего отклонение динамической системы от заданной программной
траектории. Предполагается, что на один вход системы будет подаваться импульсное возму-
щение, а на второй – -возмущение. Рассматриваемая -норма равняется максимально-
му значению -нормы выхода по всем -возмущениям и векторам импульсного возмущения,
для которых сумма квадратичной формы вектора импульсного возмущения с заданной весовой
матрицей и квадрата -нормы второго возмущения не превосходит единицу. В работе реали-
зуется процесс вычисления -нормы в терминах линейных матричных неравенств для
динамической системы. Важную роль в процессе сочетания -нормы и -нормы в -
норме выполняет весовая матрица, входящая в определение данной нормы. Стоит отметить,
что в отличии от -нормы, -норма достигается в смысле наихудшего - и импульсного возмущений, при которых достигается максимальное значение -нормы выхода. Необходи-
мо получить и линеаризовать математическую модель квадрокоптера, построить программ-
ную траекторию движения и стабилизировать отклонения с помощью субоптимального зако-
на управления с -критерием при наличии шумов в системе. В качестве инструмента
поиска субоптимального управления используется аппарат линейных матричных неравенств.
Объектом исследования в данной работе является квадрокоптер, который представляет со-
бой беспилотный летательный аппарат, имеющий четыре двигателя с воздушными винтами
(пропеллерами), создающими тягу. Оси винтов и углы лопастей зафиксированы и регулируются
лишь скорости вращения, что существенно упрощает конструкцию. C помощью уравнения
Ньютона-Эйлера, получена нелинейная математическая модель квадрокоптера, а также про-
изведена линеаризация данной модели в окрестности заданной программной траектории.
В среде MATLAB производится численное моделирование и построение траекторий движения
квадрокоптера, с помощью прикладного пакета для оптимизации YALMIP, Sedumi toolbox, про-
изводится решение линейных матричных неравенств. В среде Simulink, производится построе-
ние блока управления, стабилизирующего движение квадрокоптера вдоль заданной траектории
при наличии - и импульсного возмущений в системе. Производится демонстрация процесса
виртуальной визуализации полета. -
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДСТВ ВИДЕО-ДАЛЬНОМЕТРИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИИ РОБОТОВ ВОЗДУШНОГО И НАЗЕМНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
В. П. Носков , Ю. С. Баричев , О.П. Гойдин , А. Н. Курьянов2025-04-27Аннотация ▼Работа посвящена решению актуальных задач совместной автономной видеонавигации ро-
ботов воздушного и наземного применения в наиболее востребованных для проведения специаль-
ных операций урбанизированных средах, включающих плотную городскую застройку и здания, где
применение традиционных средств дистанционного управления ограничено наличием экраниро-
ванных зон. Задачи групповой навигации предлагается решать на основе данных бортовых сис-
тем технического зрения в процессе оперативной разведки рабочей зоны беспилотным летатель-
ным аппаратом, результаты которой обеспечивают автономные движение и полет, как отдель-
ных гетерогенных робототехнических средств, так и в группе. В основу алгоритмов навигации
положены методы выделения из объемного облака точек, формируемого бортовым лидаром,
опорной горизонтальной поверхности и горизонтальных сечений внешней среды, позволяющих с
высокой точностью и быстродействием определять все шесть координат объекта управления.
Рассмотрены случаи, обусловленные возможными характеристиками внешней среды, когда нави-
гационная задача решается не полностью, и предложены методы их исключения путем дополне-
ния дальнометрических данных лидара видеоданными телекамеры. Приведена оценка точности
решения задач видеонавигации, полученная путем математического моделирования внешней сре-
ды и формирования видеоданных. Предложены методы снижения ошибки видеонавигации, осно-
ванные на использовании специально банка опорных изображений с известными координатами их
формирования, позволяющие обеспечить безопасные автономные полет и движение робототех-
нических средств в урбанизированной среде. Эффективность используемых методов и предлагае-
мых алгоритмов видеонавигации подтверждается результатами экспериментальных исследова-
ний соответствующих программно-аппаратных средств в реальных урбанизированных средах -
БЕСКОНТАКТНЫЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КЛАПАНА
С.А. Матюнин , Р.А. Жигалов , А.А. Иголкин204-2172025-08-04Аннотация ▼Целью исследования является разработка бесконтактного феррозондового датчика положения для контроля открытого/закрытого состояния клапана. Существует немало примеров использования в современной техники элементов или устройств, взаимодействующих с магнитным полем. Одной из актуальнейших задач является использование влияния магнитного поля в качестве средства контроля или составляющей управляющей среды. Применение магнитооптических датчиков для контроля функционирования технических объектов обусловлено их бесконтактным способом измерения, возможностью изме-рения не только магнитных, но и других различных физических величин, относительной простотой, надежностью и дешевизной конструкции чувствительного элемента, гибко-стью в применении, эксплуатацией в низкотемпературных и высокотемпературных средах. Одним из датчиков подобного типа является феррозондовый преобразователь магнитного поля. Примером объекта внедрения феррозондового датчика являются клапаны различных пневмогидравлических систем. Сущность поставленной задачи заключается в создании бесконтактного концевого переключателя золотника клапана, сигнализирующего о закрытом или открытом состоянии клапана и передающего эту информацию в систему контроля. Предлагается разбиение данной задачи на этапы и последовательное их выпол-нение. Сначала производится поиск и анализ уже существующих решений, реализующих датчик положения с использованием феррозондового метода контроля для усовершенст-вования разрабатываемой конструкции. Далее, разрабатывается первоначальная конст-рукция чувствительного элемента феррозондового преобразователя, согласно начальной конструкции, создается геометрическая 3D-модель чувствительного элемента, выбирается предполагаемый материал составляющих элементов датчика. С помощью численных методов компьютерного моделирования моделируется работа датчика и определяется его выходная характеристика при различных режимах работы. По расчетным характеристикам выбирается и рассчитывается оптимальная конструкция и конфигурация чувствительного элемента датчика. По итогам моделирования разрабатываются сборочные и рабочие чертежи датчика. Предложенный способ решения задачи характеризуется сложностью изучения нелинейных магнитных систем и их моделирования. Результаты данного исследования могут быть рекомендованы для разработки магнитооптических датчиков подобного или иного типа и изучения материалов с нелинейными магнитными свойствами.
-
МЕТАЭВРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
Е. В. Данильченко , В. И. Данильченко , В. М. Курейчик2022-05-26Аннотация ▼Рассматриваются методы оптимизации, которые основаны на процессах, происходящих
в природе. Такие методы стали все чаще применяться для решения сложных задач. Но у таких
методов существуют некоторые недостатки, что стимулирует разработку новых и более
совершенных методов оптимизации. Решение NP полных задач требует оптимальных мето-
дов, которые будут отвечать всем требованиям проектирования, поэтому существует необ-
ходимость в разработке новых и более совершенных методик решения данного класса задач.
В качестве такого метод ода в работе авторами предлагается метод оптимизации на основе
модели поведения стволовых клеток в естественной среде. Проведенные исследования предла-
гаемого метода дают решения, которые смогут преодолеть многие недостатки стандартных
подходов оптимизации, такие как: попадание в локальный оптимум или низкую скорость схо-
димости алгоритма на основе рассматриваемого метода. Цель данной работы заключается в
разработке метода оптимизации и алгоритма на его основе, для решения сложной целевой
функции. Научная новизна заключается в разработке метода оптимизации на основе модели
поведения стволовых клеток для решения NP полных задач. В работе преследуется задача соз-
дать условия для оптимального поиска решения сложных функций путем применения, метода
поиска и на его основе алгоритма поведения стволовых клеток. Практическая ценность рабо-
ты заключается в разработке нового метаэвристического метода оптимизации для эффек-
тивного решения NP полных задач. Так же в работе проведён сравнительный анализ с извест-
ными конкурентами. Главное отличие предложенного метода от других известных методов в
применении нового подхода бионспирированного поиска на основе поведения стволовых клеток,
которые, как показало практическое сравнение, имеет преимущество над известными анало-
гами. Итоги практического сравнения методов и алгоритмов на их основе, показали преимуще-
ства предложенного в работе подхода на известных тестовых функциях. Проведя анализ про-
блемы создания методов, алгоритмов и программного обеспечения для решения NP полных за-
дач, можно сделать вывод, что в настоящее время разработка подобных подходов является
актуальной задачей. -
МЕТОД И АЛГОРИТМ ПЛАНИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ НЕЧЕТКОГО КОНЕЧНОГО АВТОМАТА
М. В. Князева , А. В. Боженюк , И. Н. Розенберг2022-05-26Аннотация ▼Рассматривается задача планирования, как важная оптимизационная задача, стоя-
щая перед многими транспортными и роботизированными приложениями. Для решения
задач планирования подходы основаны на методах оптимизации, методах выборки и дис-
кретизации (sampling-based methods), и обычно такого рода задачи являются NP-
трудными и многомерными. В данной статье разработан метод планирования и состав-
ления расписаний на основе нечеткой модели конечного автомата. Дано нечеткое графо-
вое представление задачи составления расписания и планирования операций. В работе при-
ведены два подхода к формальной постановке задачи планирования с ограниченными ресур-
сами и временными переменными: ориентированный на состояния (с переходами между
состояниями), ориентированный на темпоральное упорядочивание (на временной шкале).
Темпоральное моделирование для задач планирования подразумевает качественный подход
к управлению распределением операций или топологическим упорядочением, а также коли-
чественный подход к обработке неточных длительностей, взаимосвязей между операция-
ми по многочисленным параметрам. Введены понятия нечетких интервалов и нечетких
отношений для планирования операций на графе. Разработан алгоритм планирования, ос-
нованный на основе теории автоматов и темпоральном моделировании в условиях неопре-
деленности. Используя формализм теории автоматов, проблема планирования и нахожде-
ния оптимальных путей решается путем последовательного изменения и анализа состоя-
ний планируемой системы с использованием различных операций, пока не будет найдено
решение. В работе обсуждается идея упорядоченного во времени частичного расписания,
связанного с каждым состоянием планируемой системы. Предложена модель конечного
автомата для системы планирования в условиях неопределенности. Разработан метод и
алгоритм планирования операций на основе недетерминированного конечного автомата и
схемы перечислений. Недетерминированные вычисления для задачи планирования пред-
ставляют собой дерево решения, корень которого соответствует началу процесса плани-
рования, а каждая точка ветвления в дереве соответствует точке вычисления, в которой
у машины есть несколько вариантов выбора. -
АВТОМАТИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ
В.С. Мараев2022-05-26Аннотация ▼Работа посвящена исследованию и автоматизации математического моделирования
процесса нагрева элементов тонкостенного алюминиевого волноводного тракта при от-
работке технологической процедуры индукционной пайки. В статье проводится обзор ме-
тода математического моделирования технологического процесса индукционной пайки.
В качестве математической модели нагрева волноводного тракта с целью отработки
технологического процесса индукционной пайки используется мгновенный источник на-
грева в плоском стержне. В рамках данной работы была спроектирована и реализована
функциональная автоматизированная подсистема математического моделирования
технологического процесса индукционной пайки тонкостенных металлических волново-
дов космических летательных аппаратов. Функционал приложения позволяет произв о-
дить автоматизированное построение математической модели технологического пр о-
цесса индукционной пайки с заданными параметрами, выполняя расчёты температур-
ных значений деталей-компонентов участвующих в процессе индукционной пайки в зави-
симости от заданных типоразмеров, структурных-физических и термодинамических
характеристик, мощности индуктора и положения фланца/муфты относительно и н-
дуктора. Полученный программный продукт является оптимальным решением для инте-
грации с системой, производящей управление технологическим процессом индукционной
пайки волноводных трактов космических аппаратов в качестве генератора математи-
ческих моделей процесса индукционной пайки для обучения алгоритма. Проведены срав-
нительные исследования моделей индукционной пайки волноводных трактов, которые
строит математический модуль программы на предмет их соответствия реальному
процессу в допустимых пределах. Эксперименты проводились на программно-
аппаратном комплексе по управлению процессом индукционной пайки волноводных
трактов, включающего генератор индукционного нагрева, индуктор, манипулятор -
позиционер, промышленный компьютер IPPC-9171G-07BTO с консолью управления. Вы-
полнена экспериментальная проверка корректности выбранной математической модели
технологического процесса индукционной пайки и правильности её реализации в разрабо-
танном программном приложении. Рассчитаны значения среднеквадратичных отклонений
результатов моделирования и реальных технологических процессов индукционной пайки
волноводных трактов. В результате натурных и модельных экспериментов установлено,
что реализованные приложением модели индукционного нагрева элементов сборки тонко-
стенных алюминиевых волноводных трактов космических летательных аппаратов с дос-
таточно высокой степенью точности моделируют данный технологический процесс. -
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРА КАЛМАНА
Е.В. Заргарян , Ю. А. Заргарян , А. Я. Номерчук2022-05-26Аннотация ▼В настоящее время в связи с повсеместной компьютеризацией разработка систем
автоматизированного управления является актуальной. В связи с развитием малого бизне-
са приобретение промышленно выпускаемых систем является весьма дорогостоящим ре-
шением. Возможно создание аналогичных систем управления на основе недорогих микро-
процессорных комплектов (в данном конкретном случае используется микропроцессорный
комплект К1816ВЕ35). В дальнейшем подобную систему нетрудно будет усовершенство-
вать, а также легко реализовать сопряжение с различными электронно-вычислительными
машинами (управление с персонального компьютера). Разработке подлежит система из-
мерения и регулирования сыпучего сырья (система автоматизированного взвешивания),
обеспечивающая управление автоматикой пневмотранспорта с 2-х скоростным ротаци-
онным дозатором, посредством которого сыпучее сырье подается на весовой бункер, под-
вешенный на тензодаточное устройство. Измерения веса сыпучей массы в бункере весов, с
последующим управлением автоматикой выгрузки сыпучего сырья из бункера. Рентабель-
ность любой промышленной операции, включающей взвешивание сырья, незавершенного
производства и готовой продукции, напрямую зависит от точности данных о весе. Однако
даже при использовании высокоточного оборудования для взвешивания метод сбора, запи-
си и обработки данных о весе для системы микро ингредиентов может быть подвержен
ошибкам и неточностям. Это может вызвать потенциальную утечку доходов, которую
трудно обнаружить и проверить. Во многих случаях предполагается, что причина пробле-
мы связана с весовым оборудованием, тогда как на самом деле это связано с традиционной
системой сбора данных и управления. На многих заводах, где смешивают сыпучие продук-
ты партиями, дозирование весов представляет собой ручную, трудоемкую операцию, при
которой ингредиенты взвешиваются по отдельности перед загрузкой в блендер или другую
технологическую емкость. Значительное количество таких заводов может выиграть от
установки автоматизированной системы взвешивания и дозирования. -
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НЕТУРБУЛЕНТНОГО ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ
Г. В. Куповых , А.Г. Клово , В. В. Гривцов , О. В. Белоусова2022-08-09Аннотация ▼Представлена электродинамическая модель атмосферного приземного слоя, обуслов-
ленная действием электродного эффекта вблизи поверхности земли, и анализ ее уравнений
методами теории подобия. Отдельно рассмотрены математические модели электриче-
ского состояния приземного слоя в приближениях классического и турбулентного элек-
тродного эффекта. В математической постановке задач моделирования классического
электродного слоя сделан ряд обоснованных физических допущений, позволивших получить
аналитические решения уравнений. Получены аналитические формулы для расчетов про-
филей концентраций аэроионов, плотности объемного электрического заряда и напряжен-
ности электрического поля в электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимости распределения электрических характеристик приземно-
го слоя от значений электрического поля, степени ионизации воздуха и аэрозольного за-
грязнения атмосферы. Показано, что отношение значений напряжённости электрического
поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя практически постоян-
но. Усиление электрического поля, скорости ионизации воздуха и присутствие аэрозольных
частиц достаточной концентрации приводит к уменьшению толщины электродного слоя
и, как следствие, масштабов распределения его параметров. Повышение степени иониза-
ции увеличивает, а увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает
значения плотности электрического заряда в приземном слое. Теоретические расчеты
хорошо согласуются с экспериментальными данными и результатами численного модели-
рования электрической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические
формулы для расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вы-
числений могут быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности
для мониторинга электрического состояния атмосферы. -
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИБРИДНОГО РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ
Аль-Шамки Амир Абдулкадим Оуда, В.В. Шадрина , В.Г. Галалу2022-08-09Аннотация ▼Одной из самых распространенных технологических операций является сварка отдель-
ных деталей и блоков. Сварка находит широкое применение в судостроении, авиационной,
оборонной и химической промышленности, при строительстве нефте- и газопроводов. При
этом к качеству сварного шва предъявляются весьма жесткие требования по прочности,
отсутствию пустот и каверн, работоспособности при высоких давлениях (до 100 кГс/см²) и
в широком диапазоне температур (±50ºС). Наиболее полно этим требованиям соответству-
ет плазменная (аргоновая) сварка. Выполнен краткий аналитический обзор по теме исследо-
вания. Показано, что перспективным направлением развития систем управления плазменной
сваркой является применение гибридных регуляторов, созданных на основе классических ме-
тодов автоматического управления и нечетком регулировании, формализующем усредненные
знания экспертов. Нечеткий компонент (знание экспертов) должен быть доступен для бы-
строго и простого ввода в регулятор. Была разработана структурная схема и модель одного
канала гибридного регулятора в среде Matlab Simulink. Моделировался канал управления силой
тока с использованием нечеткого регулятора из библиотеки Fuzzy Logic, с применением алго-
ритма нечеткого вывода Мамдани. Задавалось 19 вариантов лингвистических и нечетких
переменных, была получена поверхность функции принадлежности переменных. Следует
отметить возможность быстрого ввода лингвистических оценок экспертов в память гиб-
ридного регулятора. Анализировалось поведение моделей гибридного регулятора и стандарт-
ных ПИ и ПИД -регуляторов при единичном ступенчатом воздействии. Гибридный регулятор
обеспечивает существенно лучшие показатели качества (в 2,5-3 раза), чем стандартные
регуляторы. Гибридный регулятор выходит на установившийся режим через 6с, ПИД-
регулятор – через 13с, ПИ-регулятор – через 15с, причем стандартные регуляторы имеют перерегулирование (первый выброс) до 50%. Таким образом показана реальная возможность
построения нечёткого гибридного регулятора с заданными характеристиками. Возможна
реализация гибридного регулятора в виде ПЛИС -
ОБЗОР СЛАЙСЕРОВ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ
В.В. Лисяк60-742025-07-31Аннотация ▼Представлен обзор программного обеспечения (ПО) для подготовки трёхмерных мо-
делей (3D-моделей) объектов различного назначения к передачи на 3D-принтер для печати.
Отмечается, что в последнее время 3D-печать является неотъемлемой частью аддитив-
ного производственного процесса. Указывается, что для выполнения процесса 3D-печати,
созданные или загруженные 3D-модели, хранящиеся в STL-файлах, должны быть трансли-
рованы в язык управления принтером. Такой язык называется G-кодом, а программы, по-
зволяющие его получить, называются слайсерами. Отмечается, что основной функцией слайсера является нарезка модели объекта на отдельные слои. В статье рассматривается
обзор программ-слайсеров различных производителей. Для каждого слайсера приводятся
характеристики, отражающие его функциональную наполненность, ориентацию на опре-
делённую категорию пользователей, ценовую доступность, поддержку другого ПО и дру-
гие характеристики. Отмечается, что известны два вида слайсеров – универсальные и
специализированные. Специализированные слайсеры ориентированы, обычно, на одну тех-
нологию или на одну модельную линейку принтеров, а универсальные слайсеры ориентиро-
ваны на широкую номенклатуру принтеров. Указывается, что в последние годы произво-
дители стали создавать ПО, которое совмещает процессы разработки модели и его
трансляцию в G-код. Отмечается, что процесс 3D-печати требует предварительного
задания многих настроек параметров, участвующих в процессе печати программно-
аппаратных средств. Приведённый обзор показывает, что практически все слайсеры, кро-
ме ядра программы, реализующего расчёты геометрических форм и конвертацию модели в
G-код, имеют шесть стандартных блоков настроек: для слайсера, модели, принтера, ма-
териала, дополнительных сервисов и нарезки. Приводятся параметры настройки для каж-
дого из блоков настройки. Рассмотренные в статье программы-слайсеры отобраны с
учётом ориентации на разные группы пользователей, их современной функциональной на-
полненности, популярности и доступности на российском рынке -
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ
О.В. Белоусова , Г.В. Куповых , А.Г. Клово , В.В. Гривцов2022-11-01Аннотация ▼Представлены результаты математического моделирования электродинамической
структуры турбулентного приземного слоя атмосферы. Использована модель стационар-
ного турбулентного электродного эффекта, действующего вблизи поверхности земли.
Анализ уравнений методами теории подобия позволил сделать ряд обоснованных физиче-
ских допущений, позволивших получить аналитические решения. Получены аналитические
формулы для расчетов профилей концентраций легких ионов (аэроионов), плотности объ-
емного электрического заряда и напряженности электрического поля в турбулентном
электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимо-
сти распределения электрических характеристик приземного слоя от значений электриче-
ского поля, степени турбулентного перемешивания и аэрозольного загрязнения атмосфе-
ры. Показано, что параметр электродного эффекта (отношение значений напряжённости
электрического поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя) прак-
тически не зависит от атмосферных условий, тогда как высота электродного слоя и, со-
ответственно, масштаб распределения электрических характеристик приземного слоя
меняются в значительной степени. Усиление турбулентного перемешивания в приземном
слое приводит к увеличению высоты электродного слоя и, как следствие, масштабов рас-
пределения его параметров. Усиление электрического поля или загрязнение воздуха аэро-
зольными частицами достаточной концентрации приводит к уменьшению его высоты.
Увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает значения плотно-
сти электрического заряда у поверхности земли. Теоретические расчеты хорошо согласу-
ются с экспериментальными данными и результатами численного моделирования элек-
трической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические формулы для
расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вычислений могут
быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности для мониторин-
га электрического состояния атмосферы.
