Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

173
Представлен обзор принципов и современных методов измерения термоЭДС и электропроводности при высоких (100–1000К) температурах. Эти два параметра определяют так называемый фактор мощности термоэлек - трических материалов, а в комбинации с коэффициентом теплопроводности  – и эффективность термоэлектрического преобразования. Несмотря на принципиальную простоту методик измерения этих свойств, их практическая реализация, особенно при высоких температурах , сопряжена со значительными трудностями. Это часто приводит к большим погрешностям в определении свойств, затрудняет сопоставление результатов, полученных в разных лабораториях , и реалистическую оценку потенциальной термоэлектрической эффективности новых материалов. Дополнительным затруднением является отсутствие общепринятого стандартного материала с надежно определенными термоэлектри - ческими параметрами, в частности  – термоЭДС. Поэтому особенно важным является четкое понимание возможно - стей и ограничений различных методов измерения свойств. В обзоре даны определения термоэлектрических пара - метров, принципы их экспериментального определения и проанализированы метрологические характеристики со - временных экспериментальных устройств для определения этих свойств при высоких температурах.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

196
Предмет исследования. Рассматривается векторная модель преобразования электромагнитного излучения в оптических системах, учитывающая влияние двулучепреломления, а также частичную когерентность освещения. Метод. Предложенная модель основана на представлении комплексной амплитуды монохроматического поля через суперпозицию базисных плоских волн. Изображение в проходящем свете при частично когерентном освещении проводится по методу интегрирования по источнику. Основные результаты. Результаты моделирования функции рассеяния точки демонстрируют степень влияния двулучепреломления на качество изображения. В присутствии волновой аберрации порядка 0,098 длины волны энергетические потери в центре кружка Эри при среднем двулучепреломлении 4 нм/см составили 8%, а при 16 нм/см достигли 30%. Также представлен расчет функции рассеяния точки для реального образца флюорита. Центральный максимум функции рассеяния точки без учета двулучепреломления составил 0,722, с учетом – 0,701. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при разработке фотолитографических объективов, а также при создании любых других оптических систем, где требуется учет поляризационных свойств материалов.
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ КРАЕВОГО ЭФФЕКТА ПРИ РАБОТЕ С ТРЕХКРИСТАЛЬНЫМИ RGB-СВЕТОДИОДАМИ Подосинников А. И., Романова Г. Э., Щеглов С. А., Перетягин В. С., Мынбаев К. Д., Липсанен Х. К., Бугров В. Е.
202
Предмет исследования. Рассмотрены вопросы улучшения качества света многокристальных RGB-светодиодов и световых приборов на их основе. Исследованы проблемы уменьшения краевого эффекта –неоднородности цвета при рассмотрении источника света под разными углами, а также неравномерности цветораспределения на освещаемой поверхности. Методы. Проведено экспериментальное исследование краевого эффекта – анализ ореола по периферии светового поля и неоднородности светового поля на поверхности экрана – визуальными методами при использовании RGB-светодиодов с концентраторами излучения и без концентраторов. С помощью программного пакета ZEMAX выполнено моделирование распределения освещенности на различном расстоянии от системы из четырех RGB-светодиодов с рефлекторами. Выполнена оценка равномерности цветового распределения путем расчета координат цветности. Основные результаты. На примере многокристальных RGB-светодиодов показана возможность численного моделирования на этапе проектирования светового прибора для оценки эффективности использования светового потока и колориметрических показателей. Предложенная методика значительно упрощает и снижает затраты на проектирование световых приборов.  Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании световых приборов на основе RGB-светодиодов, в том числе с элементами вторичной оптики.
211
Применение процессов сгорания топлива в присутствии чистого кислорода представляет значительный интерес для многих отраслей промышленности благодаря низкому содержанию выделяемых оксидов азота NOx при высоких температурах сгорания даже при отсутствии предварительного подогрева. Для оптимизации подобных процессов требуется ясное понимание их сущности, основанное на точных экспериментальных данных. В настоящее время отсутствуют точные результаты экспериментов с высоким временным разрешением, касающиеся турбулентных процессов сгорания топлива в промышленных установках. Помимо определения концентрации выбрасываемых веществ, огромное значение имеет информация о температуре сгорающего газа, позволяющая лучше понимать протекающие химические реакции и процессы формирования выбросов в атмосферу. Когерентная антистоксовская рамановская спектроскопия (CARS) – это отличный дистанционный лазерный метод исследования высокотемпературных турбулентных процессов сгорания топлива. При помощи колебательной CARS системы с применением О2 исследована работа промышленной камеры сгорания на 400 кВт, сопряженной с соответствующей вспомогательной печью. В камеру сгорания подавался чистый кислород и природный газ в эквивалентном соотношении =0,9. Пространственно разнесенные температуры в нижнем потоке измерены на протяжении 600 мм. Установлено, что дополнительный подсос атмосферного воздуха может в значительной степени влиять на температуру газа.
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ПОРТАТИВНЫЙ РАМАНОВСКИЙ АНАЛИЗАТОР ДЛЯ АНЕСТЕЗИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Шлютер С. ., Асбах С. ., Поповска-Лейперц Н. ., Зеегер Т. ., Лейперц А. .
218
Спонтанное рамановское рассеяние представляет собою прекрасный метод количественного анализа многокомпонентных газовых смесей. Это неразрушающий оптический метод идентификации состава вещества и измерения концентрации компонентов газа, включающих в себя рамановские активные молекулы. При этом интенсивность специфического рамановского сигнала прямо пропорциональна концентрации. При использовании лазерного излучения в непрерывном режиме при комнатной температуре требуется всего несколько секунд для получения рамановского спектра газовой смеси. В то же самое время серьезным недостатком метода является малая интенсивность рамановского сигнала. По этой причине существует проблема детектирования состава газовой смеси по рамановским спектрам при низких давлениях компонентов газа с временным разрешением порядка сотен миллисекунд. В данной работе представлена конкретная работающая система газового анализа на основе рамановского рассеяния при низких давлениях компонентов (абсолютное давление p≥980 гПа). Применение многопроходной полости позволяет компенсировать слабую величину рамановского сигнала. Более того, работоспособность представленной сенсорной системы продемонстрирована измерениями в ходе процедуры анестезии в конкретных клинических условиях и при сопоставлении результатов измерений с обычно применяемыми средствами газового анализа.
227
Предложена модифицированная схема гомодинного приема сигнала фазовых волоконно-оптических датчиков. На данный момент метод гомодинной демодуляции является одним из самых распространенных. Одним из его недостатков является температурная зависимость выходного сигнала, обусловленная зависимостью масштабного коэффициента модулятора от температуры. Компенсация такой зависимости возможна при автоматической подстройке глубины фазовой модуляции. Для решения этой задачи был проведен анализ дополнительных гармоник интерференционного сигнала с использованием функции Бесселя. В известную схему гомодинной демодуляции добавлена ветвь умножения интерферометрического сигнала на третью гармонику сигнала модуляции. Отклонение отношения нечетных гармоник от оптимального значения используется в качестве сигнала обратной связи для подстройки глубины модуляции. В моменты, когда третья гармоника принимает значения, близкие к нулю, в сигнале обратной связи возникают выбросы. Для устранения выбросов в сигнале обратной связи в схему добавлена ветвь умножения сигнала интерферометра на четвертую гармонику сигнала модуляции. Отклонение отношения четных гармоник от оптимального значения используется в сигнале обратной связи попеременно с отклонением отношения нечетных гармоник от оптимального значения. Предложенный алгоритм реализован в пакете MATLAB. Результаты моделирования подтвердили, что предложенный метод позволяет автоматически подстраивать глубину фазовой модуляции и компенсировать температурную зависимость масштабного коэффициента модулятора и амплитуды выходного сигнала.
234
Приведены результаты исследования распределения энергетического коэффициента отражения просветляющего покрытия по поверхности оптических элементов малого радиуса (2–12 мм). Определены факторы, влияющие на величину зоны поверхности оптического элемента, в которой энергетический коэффициент отражения постоянен. Для решения поставленных задач использованы основные положения теоретических моделей, которые описывают спектральные характеристики многослойных интерференционных покрытий. Относительный размер зоны просветления определен как отношение радиуса зоны поверхности оптического элемента, в котором отражение меньше некоторой величины, к его радиусу (ρ/r). Получено, что этот размер постоянен при разных значениях радиуса кривизны оптического элемента, изготовленного из одного материала. Его величина определяется показателем преломления материалов, из которых изготовлен оптический элемент (nm), и конструкцией просветляющего покрытия. Для однослойных покрытий эта величина составляет ρ/r = 0,5 при nm = 1,51 и ρ/r = 0,73 при nm = 1,75, для двухслойных покрытий ρ/r = 0,35 при nm = 1,51 и ρ/r = 0,41 при nm = 1,75. Показано, что с увеличением значений показателя преломления подложки размер зоны минимального коэффициента отражения увеличивается. В работе рассмотрены однослойные, двухслойные, трехслойные и пятислойные структуры просветляющих покрытий. Результаты исследования позволяют сделать вывод, что для получения равномерного отражения от всей поверхности оптического элемента малого радиуса нельзя формировать на его поверхности равнотолщинные покрытия, а следует искать распределение толщины слоя, которое обеспечит равномерное отражение излучения во всех точках сферической поверхности.
241
Предложена схема исследования зависимости сдвига длины волны брэгговского резонанса от приложенной растягивающей силы. Исследованы образцы волоконных решеток Брэгга с различными покрытиями: восстановленное акрилатное покрытие, комплект для защиты сварного соединения без металлического стержня, комплект для защиты сварного соединения с металлическим стержнем, металлический капилляр, поливинилхлоридная трубка. Для различных вариантов покрытий дифракционной структуры получены зависимости сдвига длины волны брэгговского резонанса решетки от величины растягивающей силы, приложенной к концам участка оптического волокна. Определено, что рассмотренные в работе варианты покрытий волоконной брэгговской решетки позволяют уменьшить влияние внешнего механического воздействия на сдвиг длины волны брэгговского резонанса в 1,1–15 раз по сравнению с незащищенным световодом. Наиболее эффективным вариантом покрытий волоконной брэгговской решетки является комплект защиты сварного соединения с металлическим стержнем. При приложении к участку оптического волокна длиной 100 мм с записанной дифракционной структурой силы 6 Н сдвиг длины волны брэгговского резонанса составил 7,5 нм для незащищенного световода и 0,5 нм для световода, покрытого комплектом защиты сварного соединения.
ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПРИ ИЗГИБЕ ОДНОМОДОВОГО МИКРОСТРУКТУРИРОВАННОГО СВЕТОВОДА С БОЛЬШОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ Гатчин Ю. А., Дукельский К. В., Бондаренко И. Б., Садыков А. А., Демидов В. В., Тер-Нерсесянц Е. В.
246
Проведено исследование оптических потерь при изгибе одномодового микроструктурированного световода на основе нелегированного кварцевого стекла с сердцевиной диаметром от 20 до 35 мкм и повышенным относительным содержанием воздуха в дырчатой оболочке. С использованием метода эквивалентного ступенчатого профиля показателя преломления в приближении волноводных параметров микроструктурированного световода (нормированных частоте и поперечном коэффициенте затухания) проанализировано влияние изгиба на спектральное положение границы коротковолнового вытекания мощности основной моды в конструкционную оболочку из кварцевого стекла. По результатам измерения спектральных характеристик затухания излучения в рассматриваемых волокнах обнаружено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных. Показано, что увеличение степени содержания воздуха в дырчатой оболочке приводит к расширению упомянутой границы в область меньших значений длины волны передаваемого излучения на величину от 150 до 800 нм в зависимости от размеров сердцевины и условий намотки волокна. При этом режим распространения единственной поперечной моды устанавливается на длине световода 5–10 м за счет существенной разницы в потерях мощности основной и высшей направляемых мод, достигаемой при изгибе волокна. Значение оптических потерь во всех исследованных образцах волокон составило не более 10 дБ/км на длине волны λ = 1550 нм. Результаты исследования могут найти применение при проектировании мощных лазерных систем, основными требованиями которых являются сравнительно большой размер модового пятна и высокое качество выходного излучения.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РОБОТОТЕХНИКА

253
Предмет исследования. Рассматривается система управления четырехмассовым объектом (двухапертурным телескопом) с двухдвигательным управлением. Метод. Для упрощения системы управления используется возможность редуцирования модели объекта до третьего порядка. Выполняется синтез алгоритма контроллера по редуцированной модели, исследуются свойства системы, состоящей из четырехмассового объекта с двухдвигательным приводом и полученным регулятором. Синтез управления выполнен на основании модифицированного оптимального управления с гарантированной степенью устойчивости. Реализация закона управления осуществляется с применением наблюдателя пониженной размерности ввиду возможности измерения лишь одного параметра объекта управления – скорости одной из масс. Устойчивость системы проверяется путем изменения параметров объекта управления в 10%-ном диапазоне. Основные результаты. В случае использования однодвигательного привода возможно построение регулятора только на основе модели медленных движений объекта. Быстродействие регулятора в таком случае ограничено наименьшей резонансной частотой объекта управления. Численное моделирование показало, что время переходного процесса системы с однодвигательным приводом в несколько раз больше, чем в системе с двухдвигательным приводом. Свойства робастности сохраняются как для однодвигательного, так и для двухдвигательного приводов. Для многомассовых объектов двухдвигательное управление обеспечивает более высокие показатели качества системы. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проектировании систем управления сложными электромеханическими устройствами с упругими связями, такими как исполнительные оси телескопов.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

260
Предмет исследования. Приведены результаты исследований структуры поверхности проводящей и полуизолирующей подложек 6H-SiC(0001) и выращенных на них эпитаксиальных графеновых слоев. Материалы и методы. В качестве подложки использовались два типа кристаллов карбида кремния политипа 6H: проводящие (удельное сопротивление менее 103 Ом·см) и полуизолирующие (удельное сопротивление более 105 Ом·см). Синтез слоев графена на подложках осуществлялся путем термического разложения при температуре 1350 ºC в течение 20 мин поверхности SiC в установке сублимационной эпитаксии в вакууме. Регистрация картин дифракции быстрых электронов на отражение проводилась с использованием двух приборов: электронографа ЭМР-102 при ускоряющем напряжении 75 кВ и электронного дифрактометра, встроенного в установку молекулярно-пучковой эпитаксии Compact 21T (Riber France), при ускоряющем напряжении 30 кВ. Основные результаты. Установлено, что на проводящей подложке происходит ориентированный рост графена, а на полуизолирующей, наряду с ориентированным ростом, наблюдается частичное образование поликристаллической составляющей в графеновых слоях вследствие более низкого структурного совершенства полуизолирующей подложки по сравнению со структурой проводящей подложки. Практическая значимость. Представленные результаты позволят понять зависимость качества выращенной графеновой пленки от структуры используемой подложки карбида кремния.
267
Обсуждается опыт разработки и внедрения кроссплатформенного приложения с графическим пользовательским интерфейсом, предназначенного для поиска функции распределения объемных долей частиц и вычисления площади удельной поверхности, связанной с этим распределением. В основе разработанного приложения SAXSEV лежит программная реализация метода статистической регуляризации для решения некорректных математических задач с использованием библиотек Numpy, Scipy, Matplotlib. Отличительными чертами приложения являются возможность интерактивной корректировки сетки аргументов искомой функции и выбор оптимального значения параметра регуляризации на основе поведения нескольких отдельных и одного общего критериев качества найденной функции распределения. Приложение представляет собой программный пакет, состоящий из модулей, написанных на языке Python3, объединенных общим интерфейсом на основе библиотеки Tkinter. Текущая версия SAXSEV 2.1 апробирована на базе Windows XP/Vista/7/8, Ubuntu 14.1. SAXSEV 2.1 был успешно применен в исследовании эффективности метода статистической регуляризации для анализа малоуглового рентгеновского рассеяния дисперсной системой, в исследовании порошков из наночастиц и композитных материалов с включением наночастиц.
НОВЫЙ МЕТОД БИОТЕСТИРОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ИМПЕДАНСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Сибирцев В. С., Красникова Л. В., Шлейкин А. Г., Строев С. А., Наумов И. А., Олехнович Р. О., Терещенко В. Ф., Шабанова Э. М., Аль-Хатиб М. .
275
Представлены новые схемы модификации метода биотестирования. Схемы используют современные кондуктометрические технологии и основаны на анализе микробных «кривых роста». Регистрация происходит в режиме реального времени для множества параллельных образцов. Показаны результаты сопоставления предлагаемой методики импедансного биотестирования со стандартным культуральным методом определения общего количества микроорганизмов в тестируемых образцах. Представлены результаты применения методики импедансного биотестирования в исследовании угнетающего действия дезинфектанта хлоргексидина на жизнедеятельность Escherichia coli, процесса сквашивания молока различными видами микроорганизмов, а также влияния ферментного препарата трансглутаминазы на микрофлору закваски. Предлагаемый в настоящей работе метод импедансного биотестирования обеспечивает достаточно высокий уровень сходимости своих данных с данными, получаемыми в результате применения стандартных культуральных методик биотестирования. Метод имеет следующие преимущества: возможность получения подробной информации о динамике изменения численности популяции и интенсивности метаболизма тестовых микроорганизмов; значительное уменьшение расхода питательных сред, а также временных и трудозатрат исследователя при проведении анализов; повышение объективности анализа.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

МОНИТОРИНГ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ В УМНЫХ СЕТЯХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (SMART GRID) НА ОСНОВЕ СЕМАНТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПОТОКОВЫХ ДАННЫХ Колчин М. А., Фенцель А. ., Муромцев Д. И., Попов С. О., Павлов Д. С., Климов Н. В., Андреев А. А., Гарайзуев Д. С.
285
Постановка проблемы. В настоящий момент задачи повышения энергоэффективности решаются, главным образом, за счет создания более экономичных устройств и приборов, использования нетрадиционных источников энергии, применением специального дополнительного оборудования для контроля над энергопотреблением и другими технологическими способами. Все эти решения достаточно дорогостоящи и зачастую экономически трудноокупаемы. В то же время вопросы автоматизированного интегрального анализа существующих данных контрольно-измерительного оборудования изучены мало. Но именно эти данные содержат всю необходимую информацию для поиска узких мест и сбоев в работе оборудования, приводящих к росту энергопотребления. Методы. Рассмотрены методы построения веб-сервисов для мониторинга текущего состояния электрической сети, используя CQELS для интеграции статических и потоковых данных интеллектуальных счетчиков. В качестве основного способа представления данных используется модель данных RDF. Результаты. Предложена архитектура системы мониторинга энергопотребления на основе семантического анализа потоковых данных Smart grid. Для построения информационной модели предметной области разработана онтология, описывающая данные измерений и возможные ситуации для отслеживания системой с помощью семантических запросов. Показан пример работы системы и описание интерфейсов визуализации потоковых данных и журнала сообщений. Практическая значимость. Промышленное внедрение предложенного подхода позволит добиться значимого повышения энергоэффективности за счет интегрального анализа данных умных счетчиков на существующей инфраструктуре контрольно-измерительного оборудования. Дополнительным эффектом является возможность построения гибкой системы мониторинга интеллектуальных электрических сетей и визуализации их состояний за счет применения онтологического подхода к моделированию предметной области.
293
Представлены результаты исследования возможности использования существующих методов передачи информации в полимодальных инфокоммуникационных системах. Анализ существующих способов коммутации и схем мультиплексирования показал, что современные средства телекоммуникаций способны обеспечить доставку полимодальной информации с требуемым качеством к абонентскому терминалу корреспондента. При этом в сетях передачи данных с синхронным статическим временным мультиплексированием требуется значительный расход ресурса пропускной способности, однако в такой инфраструктуре проще обеспечить синхронизацию модальностей. В сетях передачи данных со статистическим временным мультиплексированием требуется использование более сложных алгоритмов обеспечения гарантированного качества доставки блоков данных. Однако из-за наличия стохастических задержек блоков данных в таких сетях сложнее обеспечить синхронизацию модальностей при их автономной обработке. В настоящее время имеются объективные предпосылки для реализации сети передачи данных, инвариантной к применяемой технологии передачи. Эта возможность определяется широким (от абонента к абоненту) применением оптических технологий в транспортной инфраструктуре полимодальных инфокоммуникационных систем. При наличии средств согласования режимов функционирования абонентских терминалов и сети передачи данных становится возможным организовать в последней каналы, адаптивно «подбирающие» наиболее эффективную сетевую технологию под текущее распределение объемов и типов модальностей в сообщениях.
300
Исследованы средства контроля защищенности компьютерных систем, подверженных деструктивным воздействиям случайного и злонамеренного характера. Предложена модель оптимизации интервалов тестового контроля по обнаружению опасных состояний нарушения защищенности, вызванных деструктивными воздействиями. Оптимизация проводится с целью максимизации прибыли при обслуживании запросов в условиях неопределенности и вариантности интенсивности деструктивных воздействий с учетом штрафов при обслуживании запросов в опасных состояниях. Предложено свести векторную задачу максимизации готовности системы и минимизации вероятностей ее простоев и опасных состояний к скалярной задаче оптимизации на основе критерия максимизации прибыли от информационных услуг (обслуживания запросов), позволяющего интегрировать указанные частные критерии. Рассмотрены варианты оптимизации с определением усредненной периодичности контроля и с адаптацией этих периодов к изменениям интенсивности деструктивных воздействий. Показана эффективность адаптации периодичности контроля к изменениям активности деструктивных воздействий. Предложенные решения могут быть использованы для оптимизации интервалов тестового контроля опасных состояний нарушения защищенности, что позволяет увеличить эффективность работы системы, в том числе максимизировать ожидаемую прибыль от предоставления информационных услуг.
305
Предмет исследования. Представлен научно-методический инструментарий оценки обеспеченности стратегии развития используемых в организации информационных технологий. Метод. На основе методов нечеткого когнитивного моделирования и гибридных нейронных сетей разработана модель оценивания, учитывающая сбалансированность ИТ-процессов по избранным показателям эффективности применения информационных технологий. Основные результаты. Особенностью модели является использование нейро-нечетких аппроксиматоров, в которых выводы формируются на основе нечеткой логики, а функции принадлежности подстраиваются с помощью нейронных сетей. Для проверки адекватности предложенной модели проведен анализ результатов аудита обеспеченности ИТ-стратегии, реализуемой в группе компаний «Навигатор» на этапе внедрения и сопровождения новых технологий и методов производства. Для сравнительной оценки результатов анализа применена визуализация данных с помощью круговой диаграммы. Адекватность разработанной модели подтверждается совпадением прогнозных оценок целевых показателей ИТ-стратегии, полученных с помощью нечеткой когнитивной модели на интервале планирования в 12 месяцев, и реальных значений этих показателей по истечении данного срока планирования. Практическая значимость. Применение разработанной модели позволяет на основании динамического анализа нечеткой когнитивной карты решить задачу оценки устойчивости процесса обеспечения требуемого уровня реализации ИТ-стратегии и выявить тенденции изменения ИТ-целей организации на заданном интервале планирования.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

313
Предложен метод планирования радиосетей оператором сотовой связи. Актуальность задачи обусловлена стремлением поставщиков услуг минимизировать издержки на расстановку и содержание необходимого количества базовых станций при обеспечении требуемого уровня сигнал/шум в пределах зоны покрытия. Задача решается путем рационального выбора местоположения точек базирования ретрансляторов в несколько этапов. В первую очередь осуществляется анализ участка местности и предварительный выбор на нем множества точек, на которых потенциально возможно размещение базовых станций. Как правило, такая задача решается с использованием специализированных геоинформационных систем. На втором этапе осуществляется расчет дальности радиосвязи при условии расположения ретрансляторов в выбранных точках. На третьем этапе на основе предварительных расчетов осуществляется непосредственно выбор позиций базовых стаций. В работе предлагается использовать стохастический подход для рационального выбора позиций. Целесообразность этого подхода обусловлена большим количеством случайных неконтролируемых факторов, влияющих на отношение сигнал/шум в точке приема. В этом случае задача оптимального выбора позиции рассматривается как экстремальная задача, в которой параметры условий представляют собой случайные величины. Реализация предлагаемого авторами метода в работе иллюстрируется на примере планирования радиосвязи на загородном участке местности, который пересекается двумя автотрассами. В качестве входных параметров в примере используются протяженность участков дорог, пересекающих зоны покрытия ретрансляторов, и концентрация абонентов на трассах. Целевая функция и система ограничений составляются таким образом, чтобы обеспечить нахождение абонентов в пределах зоны покрытия и минимизировать участки пересечения зон покрытий соседних ретрансляторов. Использование данной методики позволит получить статистически оптимальную расстановку базовых станций на заданном участке местности, что подтверждается имитационным моделированием.
322
Представлено описание решения задачи, связанной с учетом специфических допустимых множеств на переменные в задачах линейного программирования. В работе речь идет о допустимом множестве, представляющем собой для некоторой переменной объединение отрезков с множительным параметром. Решение указанной задачи производится в два этапа: сначала решается релаксированная задача линейной оптимизации (без учета дополнительных ограничений на переменные), а затем на основании полученного решения строится вспомогательная задача нелинейной оптимизации. Решение указанной вспомогательной задачи основывается на специализированном методе нелинейной оптимизации – методе Бокса. Результатом является предложенный автором алгоритм для решения задачи линейного программирования с дополнительными ограничениями на переменные с указанием оценок точности. Решение указанной задачи имеет высокую практическую значимость. Такого рода ограничения на переменные в задачах линейного программирования возникают достаточно часто для производственных задач. Применение метода показано на примере задачи нахождения оптимального плана раскроев в бумагоделательной промышленности, при решении которой возникает задача округления количества накатов съема тамбура бумагоделательных машин в условиях найденного оптимального плана раскроев.
329
Рассмотрена проблема моделирования функциональной деятельности человека-оператора. Основным показателем его функционирования выделена производительность деятельности за время рабочей смены. Задача решена в классе аддитивных интервальных кусочно-полиномиальных временных представлений. Предположено, что формируют реальную производительность труда человека-оператора три взаимосвязанных процесса: врабатывания, уставания и восстановления функциональных возможностей. Рекреативный интервал, выделенный для восстановления утраченных сил в течение первой половины рабочей смены, упадок которых вызван усталостью, накапливаемой за первую полусмену, авторами рассмотрен как системный фактор. При получении модели учтены: интервальность индивидуальных свойств человека-оператора, что позволяет наиболее полно и адекватно описывать функциональную деятельность человека-оператора; возможности кусочно-полиномиального представления, что позволило достаточно адекватно описать производительность его деятельности, минуя сложные аппроксимационные представления, которые накапливают ошибки итоговых оценок результатов деятельности человека-оператора. Полученная интервальная аддитивная кусочнополиномиальная временная модель деятельности человека-оператора в квазистатической функциональной среде позволила анализировать ее и прогнозировать меры по управлению эффективностью деятельности функциональной деятельности человека-оператора в производственной квазистатической среде.
ОТРАЖЕНИЕ КОСОГО СКАЧКА УПЛОТНЕНИЯ ОТ СТЕНКИ Булат П. В., Упырев В. В., Денисенко П. В.
338
Рассматривается регулярное и маховское (нерегулярное) отражение косого скачка уплотнения от стенки. Описаны критерии перехода от регулярного отражения к нерегулярному – критерий фон Неймана и критерий стационарной маховской конфигурации. Построены графики зависимостей особых интенсивностей падающего скачка, соответствующих двум критериями перехода от регулярного отражения к нерегулярному. Продемонстрирована область неоднозначности решения, в которой условиями динамической совместности не запрещается и регулярное, и маховское отражение. Описаны области, в которых переход от одного типа отражения к другому возможен только скачком, а также области возможного плавного перехода. Построены графики зависимости величины скачкообразного изменения интенсивности отраженного разрыва от интенсивности падающего скачка. Представлены зависимости интенсивности отраженного разрыва от интенсивности падающего на стенку скачка для всех типов отражений.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВСТРЕЧНЫХ СКАЧКОВ УПЛОТНЕНИЯ Булат П. В., Денисенко П. В., Продан Н. В.
346
Предмет исследования. Рассматривается взаимодействие встречных скачков уплотнения. Необходимость изучения встречных скачков возникает при проектировании современных воздухозаборников внутреннего сжатия, рассчитанных на большие числа Маха, прямоточных воздушно-реактивных двигателей с дозвуковым и сверхзвуковым горением, в несимметричных сверхзвуковых соплах и в ряде других случаев. В некотором смысле данная задача является обобщением случая отражения косого скачка от стенки или от плоскости симметрии. С новой силой интерес к данной задаче проявился с конца 90-х годов прошлого столетия. Это было связано со стартом программ изучения полета с гиперзвуковыми скоростями. Первые же эксперименты, проведенные с воздухозаборниками, в которых реализуется взаимодействие встречных скачков уплотнения, показали, что изменение скорости потока сопровождается резкими скачкообразными перестройками ударно-волновой структуры, возникновением нестационарных и колебательных явлений. С увеличением скорости потока эти неприятные для конструкции летательного аппарата явления становились более выраженными. Причина заключается в том, что существует два принципиально различающихся режима взаимодействия встречных скачков: четырехволновой регулярный и пятиволновой нерегулярный. Переход от одного режима к другому может быть нестационарным скачкообразным или плавным, а также может сопровождаться гистерезисом. Основные результаты. Описаны критерии перехода от регулярного отражения встречных скачков к нерегулярному – критерий фон Неймана и критерий стационарной маховской конфигурации. Описаны области, в которых переход от одного типа отражения к другому возможен только скачком, а также области возможного плавного перехода. Представлены зависимости интенсивности отраженных скачков от интенсивности взаимодействующих встречных скачков. Представлены качественные картины ударно-волновых структур, возникающих при взаимодействии встречных скачков уплотнения. Приведены результаты расчетов интенсивности исходящих газодинамических разрывов – интенсивностей, соответствующих переходу от регулярной интерференции к нерегулярной. Выполнены численные расчеты трансформации ударно-волновой структуры в условиях гистерезиса. Результаты сравнены с экспериментом, выполненным методом гидроаналогии. Практическая значимость. Результаты работы дополняют теорию интерференции стационарных газодинамических разрывов и могут быть использованы при проектировании перспективных образов сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

356
Предлагаются способы компактного представления матрицы приоритетов большой размерности, используемой для описания дисциплин приоритетного обслуживания заявок в системах с неоднородной нагрузкой. Это позволяет существенно уменьшить размерность матрицы приоритетов по сравнению с исходной в случае большого числа классов заявок, поступающих в систему. Рассмотрены два способа представления компактной матрицы приоритетов – для канонической и неканонической исходной матрицы. Показано взаимно однозначное соответствие между матрицей приоритетов и ее компактным представлением. Получены выражения для пересчета элементов исходной матрицы приоритетов в элементы компактного представления и обратно. Для канонических и неканонических компактных матриц приоритетов сформулированы правила построения корректных матриц.
359
Квантовые точки сульфида кадмия являются перспективными материалами в оптике, медицине, биологии и оптоэлектронике. В работе исследованы фторофосфатные стекла, активированные квантовыми точками сульфида кадмия. В результате термообработки были сформированы квантовые точки диаметром 2,8 нм, 3,0 нм и 3,8 нм. При таком изменении размеров квантовых точек наблюдается сдвиг края фундаментального поглощения и полосы люминесценции в длинноволновую область спектра. Обнаружена зависимость времени жизни люминесценции от длины волны регистрации в диапазоне 450–700 нм. Полученные фторофосфатные стекла с квантовыми точками CdS могут быть применены в качестве люминофоров с интенсивной полосой люминесценции и длительным временем жизни возбужденного состояния.
362
Предложены результаты исследований отрицательных анастигматических линз при конечном положении предмета. Исследованы отрицательные линзы с показателем преломления n = 1,7849 (стекло ТФ12) и толщиной d = 5 мм, работающие с параксиальными увеличениями β=1,1x;1,3x;1,5x, при расстояниях от первой поверхности линзы до предмета S1 = 9; 25 мм и величине предмета у = 15 мм. Получены зависимости отрицательных форм линз от положения анастигматических зрачков и от радиусов меридиональных каустик, которые удобны для понимания аберрационных свойств анастигматических линз. Результаты исследований позволяют синтезировать широкоугольные объективы с исправленными аберрациями кривизны изображения и меридиональной комы при отсутствии геометрического виньетирования широких наклонных пучков.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика