ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
99
Рассматриваются особенности применения кодов Варшамова—Тененгольца для задач построения систем автоматики с учетом возможностей как обнаружения неисправностей, так и коррекции их опасных проявлений. Описаны принципы построения кодов Варшамова—Тененгольца, дается краткий анализ характеристик обнаруживаемых ими ошибок в кодовых словах. Представлена структурная схема кодирующего оборудования для рассматриваемых кодов, основанная на использовании сумматоров двоичных чисел в кольце вычетов по произвольному, но заранее известному, модулю и компаратора. Кодирую-щее оборудование позволяет из полного множества двоичных кодовых векторов заданной длины выделить те, которые образуют соответствующий код Варшамова—Тененгольца. Приводятся примеры использования рассматриваемых кодов при построении устройств и систем автоматики с различными свойствами архитектуры (обнаружением неисправностей, коррекцией ошибок). Предложены алгоритмы синтеза отказоустойчивых комбинационных и последовательностных устройств автоматики на основе применения кодов Варшамова—Тененгольца.
ОЦЕНКА РАСПРОСТРАНЕННОСТИ ВИДОВ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ВЕЛИЧИНЫ ЭНТРОПИЙНОГО КОЭФФИЦИЕНТА
Лазарев В. Л., Спесивцев А. В., Захаров В. В.
113
Исследована „распространенность“ законов распределений на практике. Исследования проводились на основе энтропийного коэффициента для параметров различных объектов и процессов. Обоснована несостоятельность подхода, основанного на „тотальной“ аппроксимации реальных законов распределений нормальным законом при проведении исследований и организации управления объектами различной природы. Учет изменчивости анализируемого параметра в виде величины энтропийного коэффициента реального закона распределения повышает адекватность описаний состояний неопределенности, что, в свою очередь, сказывается на эффективности исследований и принятия решений. В этом смысле весьма удобным и полезным инструментарием решения подобных задач являются методы и технологии теории энтропийных потенциалов. Возможности этой теории позволяют осуществлять мониторинг и организацию управления состояниями неопределенности сложных систем. Использование полученных данных позволяет оперативно оценивать доминирование конкретных типов законов распределений в различных ситуациях при решении задач мониторинга и управления на основе энтропийного подхода.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА АЛФОРДА
ДЛЯ ОЦЕНКИ АНИЗОТРОПИИ
ПО ЗАПИСЯМ КРОССДИПОЛЬНОГО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА
Ахметсафин Р. Д., Ахметсафина Р. З.
120
Метод Алфорда является современным инструментом оценки анизотропии по записям кроссдипольного акустического каротажа. Азимутальный угол направления акустической анизотропии оценивается по минимуму перекрестной энергии преобразованных записей. По соответствующим преобразованиям оцениваются интервальные времена (скорости) быстрой и медленной изгибной волны pfast, pslow в прямом и обратном направлениях анизотропии. Рассматривается практическая реализация метода с учетом аналитического решения задачи минимизации.
ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
126
Задача активного гашения колебаний распределенного упругого объекта предполагает задание передаточных функций для каждого контура обратной связи создаваемой системы управления. Данные функции синтезируются на основе характеристик объекта управления, полученных либо экспериментально, либо численно. Наличие адекватной модели объекта является ключевым фактором при проектировании системы управления, поскольку оно дает возможность не только получить характеристики объекта, но также смоделировать работу создаваемых систем. Рассматривается задача активного гашения вынужденных изгибных колебаний шарнирно-опертой металлической балки с помощью пьезоэлектрических сенсоров и актюаторов. Целью исследования является сравнение двух подходов к моделированию пьезоэлементов в процессе создания системы управления. Синтез законов управления осуществляется с использованием процедуры оптимизации, позволяющей подбирать оптимальные параметры фильтров, определяющих передаточные функции в контурах обратной связи создаваемых систем. Результаты показали, что в случае использования упрощенной модели, не учитывающей влияния пьезоэлементов на формы колебаний объекта, эффективность гашения вынужденных колебаний значительно снижается, однако данный эффект можно уменьшить оптимизацией коэффициентов усиления в контурах управления полученных систем на реальном объекте.
ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ АДАПТИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ИМПУЛЬСНЫХ МОЩНЫХ ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК
Черных А. В., Шанин Ю. И.
133
Применимая в импульсных мощных лазерных установках инерционного тер-моядерного синтеза адаптивная оптическая система (АОС) предназначена для обеспечения требуемых пространственных характеристик волнового фронта лазерного пучка. В состав АОС входят: деформируемое зеркало (ДЗ), датчик волнового фронта, блок усилительный, компьютер для вычислений и управления. Повышенные требования к надежности компонент лазерных установок продиктованы высокой стоимостью их владения. Наименее надежными в системе являются актюаторы приводов (входящие в состав ДЗ), т.к. они подвержены циклическим переменным электромеханическим нагрузкам. Проанали-зированы технические решения АОС и требования к надежности. Указаны два наиболее критичных отказа системы: деградация оптических свойств оптической поверхности ДЗ, потеря компенсационных возможностей. В качестве показателя надежности для элементов АОС можно использовать среднюю наработку на отказ. Для АОС в целом надежность характеризуют комплексный показатель надежности, показатели долговечности и сохраняемости. Рассмотрены вопросы, связанные с надежностью элементов АОС. Приведена структурная схема модуля АОС и проведена оценка комплексного показателя надежности — коэффициента сохранения эффективности. Для подтверждения надежности разработанной АОС были проведены испытания отдельных ее элементов. Созданные элементы АОС удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.
МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХГЛАДКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ СЕЛЕНИДА ЦИНКА
Буй Д. Б., Нгуен З. Х.
143
Исследован процесс механического полирования селенида цинка с использованием в качестве полирующего материала водно-гликолевой суспензии алмазов: монокристаллического АСМ и поликристаллического RDDM. На основании полученных результатов разработана методика механического полирования ZnSe, позволяющая получать шероховатость 0,227 нм, при этом отклонение в форме поверхности не превышает одного кольца.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
ЦИФРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Абрамян К. В., Андреев Ю. С., Горбенко А. А., Третьяков С. Д., Юрьева Р. А.
149
Рассмотрены особенности создания информационно-технологической платформы цифрового производства, описан применяемый для ее разработки подход, базирующийся на использовании компонентов промышленного интернета вещей. Определены базовые принципы построения информационно-технологической платформы, выявлены основные трудности, с которыми сталкиваются создатели подобного рода систем. Спроектирована архитектура информационно-технологической платформы и определены инструментальные средства для ее создания, а также разработан алгоритм функционирования. Создан прототип информационно-технологической платформы на базе распределенной производственной площадки факультета СУиР Университета ИТМО. Выполнено подключение к платформе производственного оборудования, находящегося на различных территориальных площадках. Выявлены факторы, влияющие на эффективность внедрения информационно-технологической платформы цифрового производства и определены основные этапы ее внедрения на площадке индустриального партнера университета ИТМО.
АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ СПИРАЛЬНОЙ НАМОТКОЙ ТОРЦЕВЫХ ЗОН
КОМПОЗИТНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК
Кутьин А. Ю., Мусалимов В. М.
157
Филаментная намотка — эффективный способ изготовления цилиндрических композитных изделий, но он имеет ряд существенных недостатков. Например, один из них связан с тем, что значения натяжения поверхностного слоя и внутренних слоев в партии могут ощутимо разниться от изделия к изделию. Из-за этого наблюдаются отклонения плотности намотки и других показателей ее напряженно-деформированного состояния от заданных значений. Устранить этот и другие недостатки позволит метод управления радиальным приращением композитной намотки, обеспечивающий регулирование ее плотности. Предложен алгоритм, позволяющий проектировать управляющие воздействия в торцевых зонах оправки, где происходит разворот раскладчика в обратном направлении. Использование алгоритма обусловлено необходимостью поддержания
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ
ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ НА МАШИНЕ ТРЕНИЯ
Ефремов Л. В., Тикалов А. В.
163
Рассмотрен процесс изнашивания плоского образца от врезания вращающегося диска под воздействием на него постоянной нормальной нагрузки. Предложена модель, позволяющая корректно оценивать как линейную, так и массовую интенсивность изнашивания. Разложение точной геометрической формулы расчета высоты и площади сегмента в ряд Тейлора позволило упростить функцию расчета исследуемых параметров от длины хорды. Предлагаемая модель имеет следующие преимущества: простая и технологичная конструкция исследуемого образца в виде прямоугольного бруска малых размеров; точное и простое определение линейного и массового износа по длине хорды; возможность проведения ускоренных испытаний износостойкости различных материалов как при абразивном износе, так и при испытаниях со смазочным материалом. Эффективность рассмотренной методики подтверждена сравнительным тестированием износостойкости ряда реальных материалов с оценкой влияния некоторых технологических факторов.
НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
УДЕЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОТОЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Дзитоев А. М., Лаповок Е. В., Пеньков М. М., Ханков С. И.
170
Предложена методика определения условий обеспечения максимальной эффективности и экономичности проточного теплообменника на парах гелия, предназначенного для поддержания заданной температуры объектива криогенного оптико-электронного прибора. Представлена математическая модель процесса охлаждения объекта криостатирования с использованием смонтированного на поверхности объекта трубопровода, по которому протекают пары гелия (массовый расход паров постоянный). Контакт трубопровода с поверхностью объекта предполагается идеальным. Показано, что максимально эффективное охлаждение при минимальном расходе криоагента обеспечивает полная рекуперация тепла между парами гелия и трубопровода. Чтобы определить длину трубопровода, достаточную для обеспечения полной рекуперации в теплообменнике, необходимо вначале вычислить показатель тепловой эффективности на единицу длины трубопровода. Этот удельный показатель тепловой эффективности (УПТЭ) проточного теплообменника является объективным критерием полной рекуперации. Получены формулы для расчета показателя тепловой эффективности при ламинарном, переходном и турбулентном режимах течения паров гелия. Формулы представляют собой зависимости УПТЭ от массового расхода и диаметра трубопровода с учетом температурного уровня криостатирования. Показаны эффективность и удобство использования полученных аналитических зависимостей для практических расчетов, а также для выбора параметров проточных криостатов.
ПОСТРОЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОГРАММНО КОНФИГУРИРУЕМЫХ СЕТЕВЫХ ИНФРАСТРУКТУР
Филимонов А. Ю., Аксёнов К. А., Климова А. С., Кодолов С. Д.
178
Активное использование технологий виртуализации при построении сетевых инфраструктур позволяет применять новые методы и инструменты для управ-ления компонентами этих структур, что, в свою очередь, расширяет область применения решений, основанных на концепции программируемых (программно конфигурируемых) сетей. По мере расширения сферы внедрения подобных решений возрастает потребность в специалистах, сочетающих знание сетевых технологий с навыками программирования. Предложен подход к построению лабораторного комплекса учебного заведения, который позволяет прививать учащимся практические навыки использования современных методов управления виртуальными компонентами сетевой инфраструктуры. Рассматривается применение таких инструментов, как платформа Ansible, библиотеки программ NCCLIENT и PyEZ для динамического управления виртуальными компонентами аппаратно-программного стенда в составе лабораторного комплекса программно конфигурируемых сетевых инфраструктур ИРИТ-РтФ УрФУ.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
КОНЦЕПЦИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОАКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ИЗДЕЛИЙ
Охтилев М. Ю., Соколов Б. В., Юсупов Р. М., Стыскин М. М., Джао В. Ю.
187
Рассмотрены основы создания нового поколения технологий и систем управления жизненным циклом изделий ракетно-космической и авиационной техники на базе методологии и технологий проактивного управления.
ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
ВЫПОЛНЕНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ
В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ
Мельник М. А., Насонов Д. А., Бухановский А. В.
191
Сформулировано понятие неоднородных композитных приложений и идентифицированы вычислительные режимы: пакетный, потоковый и итеративный. Обусловлена необходимость разработки алгоритмов планирования для каждого из режимов. Разработаны алгоритмы планирования на базе методов машинного обучения, эволюционных подходов и методов искусственного интеллекта. Разработана технология, обеспечивающая совместное выполнение разнородных композитных приложений на основе каскада разработанных методов оптимизации.