Исследована вычислительная эффективность полуявных и полунеявных модификаций многошаговых методов численного интегрирования при моделировании жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Приведено общее описание полуявных и полунеявных методов Адамса—Башфорта—Мултона. Сравнивается производительность решателей на основе исследуемых методов четвертого порядка алгебраической точности, а также классических методов Адамса и формулы дифференцирования назад. Вычислительные эксперименты подтверждают, что среди рассмотренных многошаговых схем предложенные модификации метода Адамса—Башфорта—Мултона обладают наилучшей производительностью при моделировании с постоянным и переменным шагом интегрирования. Полученные результаты могут использоваться для ускорения численного моделирования в моделирующих подсистемах систем автоматизированного проектирования.

Рассматривается задача управления движением мобильного робота вдоль заданной гладкой траектории с желаемой скоростью в условиях неопределенности математической модели. Предложены два алгоритма определения минимального расстояния от робота до траектории: точное аналитическое вычисление и нелинейный наблюдатель, гарантирующий сходимость оценки к истинному значению за сколь угодно малое время. Представлен алгоритм управления движением на основе метода последовательного компенсатора, обеспечивающего ограниченность отклонений робота от заданной траектории.

Проанализированы параметры модели орбитального построения кластера малых космических аппаратов (МКА), предназначенных для дистанционного зондирования Земли. Обосновывается важность учета минимального удаления от поверхности Земли линии визирования между космическими объектами при создании кластера низкоорбитальных МКА. При определении функций сбора и передачи информации космическим аппаратам и порядка расположения их на орбите использованы методы половинного разбиения и золотого сечения. Обоснована целесообразность применения метода золотого сечения для обеспечения наилучших параметров орбитального кластера МКА. Улучшение параметров заключается в уменьшении на 6—8 % числа передающих космических аппаратов (МКА передачи) на орбите. Поскольку с наземными пунктами приема-обработки информации (НППОИ) непосредственно связаны передающие аппараты, то их сокращение позволит уменьшить зависимость сеансов связи орбитального кластера с НППОИ, это в конечном итоге приведет к повышению устойчивости функционирования всей орбитальной группировки МКА.

Рассматриваются динамические модели пьезогенераторов (ПГ) на основе тонких однослойных пьезоэлементов (ПЭ). С использованием эквивалентной электрической схемы ПГ получены дифференциальные уравнения и найдены передаточные функции, связывающие входную переменную (усилие, приложенное к поверхности ПЭ) с выходными (напряжением и током нагрузочного конденсатора). Проведены аналитические исследования установившихся и переходных процессов в ПГ при типовых входных усилиях (импульсных, скачкообразных, гармонических). Показано, что достаточным условием устойчивой пьезогенерации, заключающейся в непрерывном заряде нагрузочного конденсатора, является ненулевое ускорение изменения усилия на входе ПГ. Рассмотрено влияние параметров ПГ — эквивалентных значений сопротивления, емкости и индуктивности ПЭ, сопротивления проводников и диодов выпрямителя, емкости нагрузочного конденсатора, сопротивления нагрузки — на переходные процессы. Приведены данные аналитических расчетов и экспериментальных исследований процессов пьезогенерации в ПГ с однослойным дисковым ПЭ в различных режимах. Результаты исследований предназначены для проектирования ПГ с известным спектром входных усилий.

Рассмотрен способ минимизации влияния погрешностей, вызванных несоосностью валов двигателя и объекта управления, при наличии механической передачи в составе исполнительного электропривода, когда система управления организована по контуру обратной связи, замкнутому по датчику углового положения ротора двигателя. Описаны особенности создания низкоскоростных прецизионных электроприводов на примере исполнительного электропривода силового гироскопического комплекса системы ориентации космического аппарата. Экспериментально полученная приведенная к объекту управления разница показаний датчиков углового положения, расположенных на осях исполнительного двигателя и объекта управления, показывает влияние несоосности механической передачи. Приведены результаты математического моделирования, демонстрирующие влияние несоосности механической передачи на создаваемую электроприводом угловую скорость в случае замыкания контура обратной связи по датчику углового положения, расположенного на валу исполнительного двигателя. Описан способ компенсации несоосности механической передачи и представлены результаты отработки угловой скорости вращения при реализации системы управления электроприводом с использованием этого способа. По результатам математического моделирования показано, что использование предложенного способа компенсации позволяет существенно снизить погрешность отработки угловой скорости объекта управления. Преимуществом предложенного способа является то, что его внедрение затрагивает только программное обеспечение электропривода без необходимости доработки аппаратной части.

Представлен алгоритм оценки степени заряженности литий-ионной аккумуляторной батареи космического аппарата без использования датчика тока. Показано, что на основе модели степени заряженности аккумулятора может быть рассчитан средний ток, протекающий через батарею за период разряда. Входными данными для алгоритма являются оценка среднего напряжения аккумулятора за период от момента начала разряда до текущего момента времени и напряжение, измеренное напряжение аккумуляторов. Вычисленный средний ток разряда позволяет рассчитать отданную и оставшуюся емкость батареи. Проверка точности алгоритма выполнена на открытых наборах данных NASA data repository. Погрешность оценки степени заряженности литий-ионной аккумуляторной батареи составила от 2,2 до 11 %.

Предложена структура оптико-электронной системы обеспечения сепарации плодов сложной формы по их геометрическим параметрам. Описан и апробирован генетический алгоритм для решения задачи оптимизации расположения видеокамер в соответствующих сегментах пространства по критерию обеспечения требуемой погрешности определения формы плода. Имитационное моделирование работы системы показало, что для четырех видеокамер при восстановлении формы плодов с погрешностью 18 мкм в генетическом алгоритме достаточно использовать популяцию из 30 особей. Найдены параметры пространственной ориентации четырех видеокамер, расположенных на расстоянии 500 мм от плода, для оценочной функции погрешности восстановления трехмерных координат точек плода 3,5 мкм.

Исследованы биологические объекты методом геометрической оптики. Приведена оптическая схема прибора, в которой использована аксиконовая пара конических линз. Описан триангуляционный метод, в котором приведена связь апертурного угла освещения и угла наблюдения с погрешностью измерений. Найден способ увеличения диапазона измерений. Погрешность измерений представленного прибора не выше 0,1 мкм, а диапазон измерений 0—100 мм. Получены метрологические данные с исследуемых образцов разных возрастных групп.

Представлены результаты разработки фотоионизационного генераторного детектора газов и паров. Описаны его конструкция, принцип действия и работа. Рассмотрена возможность применения детектора в газовом хроматографе с капиллярной колонкой, например, в медицинских целях (особенно в дыхательной диагностике для выявления различных заболеваний). Представлена схема детектора, а также описана его работа. Подробно описаны элементы хроматографа. Экспериментально подтверждена возможность использования фотоионизационного генераторного детектора в капиллярной газовой хроматографии для анализа жидких многокомпонентных сред.

Патология слезоотводящих путей объединяет целую группу заболеваний, влияющих на работу всего зрительного аппарата. Для оценки проходимости путей допускается применение радионуклидных методов. Однако имеется ряд ограничений, связанных с малыми размерами объектов исследования и дозовой нагрузкой на хрусталик глаза. Последняя зависит от активности вводимого радиофармпрепарата, проходимости слезоотводящих путей и необходимой статистики счета для получения достоверного диагностического результата. Изучена возможность применения разработанной портативной радиометрической системы (ПРС) в режиме динамической сцинтиграфии для дакриосцинтиграфических исследований слезоотводящей системы. С целью достижения наилучшего соотношения „диагностический результат / дозовая нагрузка на хрусталик“ предложен алгоритм расчета оптимальной активности вводимого препарата. Для экспериментальной проверки предложенной методики проведения дакриосцинтиграфии с применением ПРС разработана и изготовлена фантомная модель слезоотводящей системы. Сравнительное тестирование на ней ПРС и однофотонного эмиссионного компьютерного томографа показало, что при дакриосцинтиграфии ПРС обеспечивает более высокую эффективность регистрации излучений. Повышенная эффективность регистрации позволит либо увеличить число типовых дакриосцинтиграфических исследований, либо значительно уменьшить временные окна у ПРС и, как следствие, исследовать более тонкую структуру динамических кривых.

Разработано полимодельное описание задачи управления информационными процессами (ИнП), которые реализуются в распределенной информационно-вычислительной сети (ИВС) с перестраиваемой (конфигурируемой) структурой. Исследуемые ИнП включают в себя процессы приема, передачи, обработки, хранения данных. Кроме того, предполагается, что из-за ограниченной пропускной способности каналов передачи данных, а также вычислительных ресурсов ИВС возможны потери данных в указанной сети. Предложенное полимодельное описание включает в себя статическую и динамическую модели управления ИнП в ИВС. Для расчета показателей качества управления ИнП используются методы математического программирования (для статической модели) и метод локальных сечений (для динамической модели). Приводятся сведения о программной реализации разработанного модельно-алгоритмического обеспечения для решения задач расчета, анализа и оптимизации показателей качества ИнП.