ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РАСПРЕДЕЛЕННОГО БОРТОВОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
В СОСТАВЕ ОРБИТАЛЬНОЙ ТРОСОВОЙ СИСТЕМЫ
Аверьянов А. В., Эсаулов К. А., Зыкова С. С.
855
Рассматриваются перспективы использования распределенного бортового вычислительного комплекса (БВК) в составе орбитальной тросовой системы (ОТС). Проанализированы возможности применения малых космических аппаратов, являющихся элементами ОТС. Определен состав бортового оборудования базового и малого космических аппаратов. Отмечено, что в его состав обязательно должен быть включен распределенный БВК. Рассматривается структура БВК. В качестве примера возможных математических моделей, описывающих динамику элементов ОТС, приведена упрощенная аналитическая модель движения малого космического аппарата в направлении, перпендикулярном плоскости орбиты базового. Применение распределенного БВК в составе ОТС позволит расширить ее функциональные возможности в околоземном пространстве, повысить надежность и устойчивость функционирования базового космического аппарата и связанных с ним мини- и микроспутников.
ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
СОДИЗАЙН НЕПОЛНОПРИВОДНОГО ПРЫГАЮЩЕГО РОБОТА:
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВИРТУАЛЬНОГО И НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Иволга Д. В., Насонов К. В., Борисов И. .
863
Рассмотрены прямая и обратная задачи проектирования неполноприводного прыгающего робота, способного осуществлять энергоэффективную динамическую локомоцию. Представлено решение прямой задачи проектирования: имитационное моделирование робота в виртуальной среде в целях изучения его поведения и производительности. Приведено решение обратной задачи проектирования: формирование требований и поиск параметров робота, обеспечивающих его наилучшую производительность. Содизайн заключается в одновременном поиске механической конструкции и траекторий движения робота; оценка поведения и производительности рассматриваемой системы осуществляется в виртуальной имитационной среде. Так как имитационное моделирование не в полной мере отражает протекающие в реальной жизни процессы, апробированные исключительно в виртуальной среде результаты проектирования не могут в полной мере описывать результаты реального эксперимента и заменять их. Сравниваются результаты виртуального и натурного экспериментов макета неполноприводного прыгающего робота, приведено обоснование расхождений полученных данных.
ЭЛЕКТРОННЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
МИНИМИЗАЦИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОМЕНТА
В ПЯТИФАЗНОМ АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ
Томасов В. С., Усольцев А. А., Вертегел Д. А.
874
Рассматривается задача алгоритмической минимизации пульсаций электромагнитного момента в пятифазном асинхронном электроприводе. Предложены принцип построения алгоритма пространственно-векторной модуляции с монотонной траекторией годографа вектора выходного напряжения и алгоритм, позволяющий снизить пульсации момента в диапазоне регулирования частоты вращения 100:1 в среднем более чем в два раза, а в области низких частот вращения — более чем в десять раз, по сравнению с основным алгоритмом, используемым в настоящее время. Это позволяет рассматривать пятифазный асинхронный электропривод в качестве альтернативы синхронному приводу в задачах прецизионного регулирования координат движения. Однако при частоте вращения выше половины номинальной наблюдаются резонансные явления, приводящие к пульсациям момента до 30 %, что требует принятия особых мер и может полностью исключить возможность применения такого привода для целого ряда задач.
ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗНОС
Ефремов Л. В., Тикалов А. В.
886
На основе расчетных и экспериментальных исследований рассмотрены и решены актуальные задачи выбора наиболее эффективных инструментов для определения износа материалов методом искусственных баз. Основное внимание уделено проблемам обеспечения точности, надежности и доступности инструментов с учетом требуемого диапазона линейного и объемного износа при использовании пар трения с постоянным и переменным удельным давлением.
ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО КАК ОСНОВА
ДЛЯ СОЗДАНИЯ ДАТЧИКОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ
Зеневич А. О., Мансуров Т. М., Коваленко Т. Г., Новиков Е. В., Жданович С. В., Матковская Т. А.
895
В настоящее время для контроля различного рода объектов широко применяются датчики на основе оптического волокна, они обладают рядом преимуществ: электробезопасность, невосприимчивость к электромагнитным воздействиям, возможность использования в сочетании с оптическими волокнами, по которым передаются данные о состоянии контролируемых объектов или сред. Датчики на основе оптоволокна химически нейтральны и достаточно устойчивы к химическому воздействию различного рода, а также могут использоваться для контроля состояния объектов с легковоспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями. Особый интерес в связи с этим представляет применение подобных датчиков в химической и пищевой промышленности для определения уровня жидкостей в производственных емкостях и измерения концентрации растворов. Цель работы — установить возможность использования оптического волокна как основы датчиков идентификации жидкостей и датчиков определения концентрации растворенных в воде веществ. Проанализированы рефлектограммы оптического волокна, полученные при нахождении торца оптического волокна в различных жидкостях. Определено, что величина пика рефлектограммы оптического волокна, соответствующего местоположению границы раздела сердцевины оптического волокна и окружающей среды, зависит от показателя преломления жидкости, в которой находится торец этого оптического волокна. Предложено использовать в качестве информационного параметра величину этого пика рефлектограммы для идентификации жидкостей, имеющих разные показатели преломления, а также определения концентрации растворенных в воде веществ. Доказана возможность использования оптического волокна в сочетании с методом оптической рефлектометрии для создания датчиков идентификации жидкостей и определения концентрации растворов.
НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
ЧИСЛЕННАЯ ОЦЕНКА НОВИЗНЫ УСТРОЙСТВА ПО ФОРМУЛЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Бушуев А. Б., Дударенко Н. А., Литвинов Ю. ., Мансурова О. К.
902
Предложена методика численной оценки новизны по двум типам моделей технической системы, составленных на основе патентной формулы нового решения и прототипа. Первый тип представляет собой структурную схему в виде направленного графа из признаков изобретения. Второй тип строится как поток преобразования энергии и информации от входа устройства до его выхода. Коэффициент новизны оценивается по степени асимметрии схем для прототипа и нового решения. Симметрией обладают признаки изобретения, входящие в ограничительную часть формулы. Отличительная часть формулы вносит асимметрию. В структурной схеме графа признаки ранжируются по уровням, и каждому уровню присваивается свой вес. В информационно-энергетической модели для численной оценки физических величин используется теория размерностей. Ресурсоемкость величин рассчитывается в системе кинематических величин Бартини. Подробно рассмотрен пример численной оценки новизны мембранного датчика давления.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Соколов Б. В., Захаров В. В.
916
В текущих условиях одним из перспективных направлений исследований в информационно-технологической сфере является создание и повсеместное применение интегрированных систем поддержки принятия решений при проактивном (упреждающем) управлении сложными объектами (СлО) на базе комплексного согласованного использования цифровых двойников (ЦД) указанных объектов и ЦД, описывающих процесс реализации этапов их жизненного цикла. В рамках подобного подхода, как показывает анализ, удается находить оптимальные (эталонные) параметры, программы и законы проактивного управления СлО, робастность и устойчивость которых можно гарантированно проверить и обеспечить с помощью данных ЦД. К настоящему времени разработано большое количество ЦД объектов и процессов для различных предметных областей. Однако процессы создания и использования ЦД СлО синтезируются в большинстве случаев на эвристической базе из-за отсутствия соответствующих научных основ. Показано, как, используя системно-кибернетическую интерпретацию процессов управления жизненным циклом ЦД СлО, можно сформировать методологические основы соответствующей теории. Описаны методология и технологии создания и использования ЦД СлО применительно к распределенным комплексам киберфизических систем.
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА ФАКТОРНОГО ПРОСТРАНСТВА
ПРИ ОЦЕНИВАНИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИИ СОСТОЯНИЯ СЛОЖНОГО ОБЪЕКТА
Спесивцев А. В., Павлов А. Н.
920
Моделирование сложных объектов (СлО) всегда сопряжено с решением проблем не только методологического, но и методического характера. К ним относится, например, проблема формирования и использования факторного пространства (ФП) при решении задачи оценивания и прогнозирования состояния СлО. В рамках постановки задачи сформулированы основные правила, которыми должен пользоваться эксперт при выборе ФП для синтеза различных классов моделей, в том числе на примере построения нечетко-возможностной модели СлО на основе явных и неявных экспертных знаний. Рассмотрен пример построения ФП и соответствующей модели для одного и того же технологического процесса, связанного с твердофазным обжигом сульфидного концентрата, с использованием двух принципиально различных подходов к описанию данного процесса: классического балансового и нечетко-возможностного подхода. На практическом примере показано, что обоснованный выбор состава и структуры ФП, в особенности зависимых переменных (выходных параметров), играет важную роль в достижении желаемого результата — построении модели оценивания и прогнозирования состояния СлО, которая с требуемой степенью адекватности описывает исследуемый процесс.
ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПЛАНОВ
СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Потрясаев С. А., Щербакова Е. Е., Коноплев Ю. В.
925
Создание судов представляет собой сложный многоэтапный процесс. Возникает необходимость решения задач оценивания и анализа производственного потенциала предприятия, а также синтеза технологии и планов функционирования. С точки зрения оптимального управления, это задачи оценивания управляемости сложной системы и проактивного управления ее структурной динамикой. Предложен способ решения этих задач на основе областей достижимости нестационарных детерминированных конечномерных дифференциальных динамических систем с перестраиваемой структурой. В результате решения рассматриваемых задач формируются пессимистическая и оптимистическая оценки выполнимости производственной программы, а также оптимальная технология реализации производственного плана и расписание работы оборудования судостроительного предприятия.