Представлен обзор научной литературы по теме „Цифровые двойники в промышленности“ на основе публикаций зарубежных и отечественных исследователей. Рассмотрены процессы зарождения и развития концепции с момента ее появления по настоящее время. Ввиду неоднозначности толкования термина „цифровой двойник“ приведены несколько формулировок и дан их краткий анализ. Отражена классификация цифровых двойников, подходы к их построению и используемые технологии. Сценарии использования рассмотрены на примерах российских и зарубежных компаний. Приведены выводы о перспективности развития данного направления исследований, рассмотрены преимущества и риски внедрения цифровых двойников на промышленных предприятиях.

Сопоставляются 9 методов машинного обучения (ANN, ANFIS, ELM, FM, SVM, GPR, RF, RT, k-NN) на примере прогнозирования данных акустического каротажа. Решение задачи регрессии при машинном обучении может применяться не только для прогноза геофизических полей, но и для замещения недостающих данных. Построенную кривую T(Р) интервального времени P-волны можно рассматривать как результат прогноза, если позднее предполагается акустический каротаж; если же дополнительный акустический каротаж невозможен, то синтетическая кривая T(Р) замещает каротажную при дальнейшей интерпретации. Наилучшие результаты по тестовому испытанию показал метод RF.

Изложен подход к решению задачи повышения визуального качества контуров объектов на изображениях земной поверхности, основанный на применении субполосных матриц косинус-преобразования. В частности, предлагается метод выбора субполосных компонентов изображения, соответствующих контурам объектов. Приводятся результаты вычислительных экспериментов по применению предложенного метода для обработки нескольких изображений.

Рассматриваются проблема важности информации о воздушных сигналах при пилотировании и обеспечении безопасности полета самолета, а также недостатки аэрометрических систем, построенных на основе распределенных по фюзеляжу автономных приемников параметров набегающего воздушного потока. Обосновывается перспективность варианта построения осесимметричного многофункционального приемника, обеспечивающего восприятие полного и статического давления и давлений, характеризующих изменение углового положения вектора скорости набегающего воздушного потока и определяющих аэродинамические углы атаки и скольжения самолета. Приведена геометрическая модель многофункционального приемника, получены математические модели входных информативных сигналов и сформулированы требования к аналитическим моделям их обработки и определения аэродинамических углов атаки и скольжения. Получены аналитические модели абсолютных и относительных погрешностей определения аэродинамических углов, обусловленных инструментальными погрешностями используемых датчиков перепада давлений. Полученные результаты являются теоретической базой для проектирования, исследования характеристик и погрешностей аэрометрических систем измерения воздушных сигналов самолета на основе осесимметричного многофункционального приемника параметров набегающего воздушного потока.

Для решения задачи повышения плотности точек лидарных облаков предложены несколько алгоритмов, в том числе базирующихся на нейросетях. Лидарные облака высокой плотности могут повышать точность алгоритмов распознавания окружающей сцены и локализации. Качество алгоритмов оценивается следующими метриками: количество ложных точек, средняя погрешность, среднеквадратическая погрешность. В отличие от существующих, предложенные алгоритмы направлены на определение не только позиции дополнительных точек, но и коэффициента их отражательной способности. Приведены результаты экспериментов, показано, что наименьшей погрешностью обладает нейросетевой алгоритм без использования нормализации и сигмоидального взвешивания функции потерь. Наименьшее число ложных точек обеспечивает нейросетевой алгоритм с добавлением нормализации.

Приводятся результаты разработки средств испытаний магнитных компасов в динамическом режиме. Показано влияние внешних воздействующих факторов на погрешность судового магнитного компаса, обусловленную качкой судна. Предложены результаты разработки двух стендов, имитирующих воздействие качки на картушку магнитного компаса, в том числе в условиях высоких широт. Разработана методика оценивания его динамической погрешности при воздействии, соответствующем реальной качке судна. Особое внимание уделено стенду для оценки эффективности работы системы коррекции магнитных компасов. На основе анализа результатов экспериментальных исследований сделан вывод, что разработанные стенды могут быть использованы для оценки погрешностей любых магнитных компасов.

Рассматривается метод флуоресцентной спектроскопии как высокоточный и информативный инструмент для измерения оптических свойств биологических и синтетических объектов. Представлен автоматизированный люминесцентный спектрометр СДЛ-2 для определения спектров флуоресценции исследуемых материалов. Измерены спектры флуоресценции 50 образцов композитных материалов и твердых тканей зубов 50 пациентов разных возрастных групп. Исследованы оптические характеристики эмалево-дентинного соединения, дентина и эмали. По результатам сравнительного анализа пломбировочных материалов выявлено, что композиты „Estelite Asteria A2B“ и „Estelite Asteria OcE“ по оптическим свойствам превосходят другие материалы. Приведены рекомендации по использованию каждого материала в отдельности.

Рассмотрены характеристики и параметры, позволяющие оценить техническое состояние воздушных линий электропередачи. Представлены методы и средства определения характеристик линий электропередачи и получены зависимости сопротивления распределительных линий электропередачи от факторов окружающей среды. Исследуемыми параметрами являются: частота тока сети, сопротивление линии электропередачи, температура электрооборудования, климатические параметры, количество и частота перегрузок в сети. Приведены методика прогнозирования и оценки состояния линий электропередачи на основе параметров электрооборудования и степени его износа.

Представлен разработанный авторами аппаратно-программный комплекс, предназначенный для сортировки и классификации в полуавтоматическом режиме проб и мелких партий минерального сырья по таким параметрам, как размер, цвет и чистота. Комплекс содержит узлы нижней и верхней подсветки, узел регистрации с телевизионной камерой, а также проекционный узел для отображения результатов классификации в зону анализа. Роль оператора сводится к механическим действиям по размещению и удалению минеральных образцов из зоны анализа. Экспериментальные исследования проводились с использованием бериллов, хризолитов, аметиста, лазурита, кварца и аквамарина, всего 69 образцов. Относительные погрешности определения цветового тона, насыщенности и светлоты составили соответственно 2,2, 6,2 и 9,1 % от всего измеряемого диапазона. Средний разброс определяемых значений прозрачности, количества включений и трещин — 3,1, 9,5 и 4,8 % соответственно. Погрешность определения размерных параметров составила 0,5 мм. Предложенное техническое решение может быть использовано для технологической оценки обогатимости минерального сырья методом оптической сортировки с определением оптимальных порогов разделения.