Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

1
Рассматриваются актуальные задачи совершенствования силовых установок воздушно-космических летательных аппаратов, рассчитанных на большие сверхзвуковые скорости полета. В первой части обзора изложена история вопроса, этапные научные работы. Рассмотрена классификация детонационных двигателей, отдельное внимание уделено ротационным детонационным двигателям и непрерывно-детонационным двигателям. Подробно рассмотрены основные экспериментальные данные по детонации, имеющие наибольшее значение для проектирования детонационных двигателей. Во второй части приведен обзор работ по развитию теории детонации, математических моделей, численных методов. Изучается проблема интерференции ударных волн с образованием тройных точек, проблема регулярного и нерегулярного отражения ударных волн, неоднозначность и гистерезис в связанных с этим процессах. Продемонстрирована актуальность и значимость рассматриваемой проблемы для разработки новых типов воздухозаборников и реактивных двигателей с детонационным горением топлива.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ВЫБОРА ИСХОДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ДЛЯ РАСЧЕТА НЕИЗОБРАЖАЮЩИХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Анитропов Р. В., Бенитес П. ., Васильев В. Н., Зайцева А. С., Летуновская М. В., Лившиц И. Л., Стафеев С. К.
22
Предмет исследования. Представлены результаты исследования и структурного анализа композиции и параметрического синтеза проектируемых изображающих и неизображающих оптических систем. Предпринята попытка применения опыта, накопленного для изображающих систем, при проектировании неизображающих систем в виде адаптации теории композиции для расчета неизображающих систем. Выявлен ряд закономерностей, обеспечивающих более глубокое понимание процесса проектирования неизображающих оптических систем, предложены меры по его оптимизации. Метод. Исследована применимость некоторых положений теории композиции и синтеза оптических систем к проектированию неизображающих оптических систем. Основные положения теории композиции базируются на разделении всех существующих оптических элементов на четыре типа в зависимости от их функционального назначения, что соответствует модульному принципу проектирования. Аналогичные элементы выявлены в неизображающих оптических системах, что позволило адаптировать теорию композиции для их проектирования. Основные результаты. Исследованы общие закономерности проектирования неизображающих и изображающих оптических систем. Произведена классификация систем, элементов, а также технических и обобщенных характеристик изображающих и неизображающих оптических систем, формализованы механизмы поиска исходной оптической схемы посредством структурного и параметрического синтеза неизображающей оптической системы. Выявлены основные элементы, входящие в состав неизображающих систем, проведена их классификация по функциональному назначению: базовые, коррекционные, широкоугольные и светосильные. Определены правила, по которым эти элементы могут формироваться, и их состав: отражающие поверхности; преломляющие, сферические и несферические элементы с полным внутренним отражением. Заложены основы теории композиции неизображающих оптических систем. Проведена апробация предложенной методики на примере расчета осветителя для хирургической комнаты. Получена 3D-модель осветительной оптической системы для хирургической комнаты, состоящая из трех идентичных куполов. Показана высокая энергоэффективность осветителя (92,3%), спроектированного по предлагаемой методике. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при разработке неизображающих систем различного назначения, например, осветителей, концентраторов и др., и могут обеспечить импортозамещение аналогичных зарубежных устройств. Результаты работы могут быть полезны инженерам, специализирующимся в сфере разработки и (или) эксплуатации неизображающих оптических систем. 
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ХЕМОМЕТРИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА БИОАЭРОЗОЛЕЙ ПРОТОЧНО-ОПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Худяков Е. С., Кочелаев Е. А., Волчек А. О., Кирсанов Д. О., Джагацпанян И. Э.
30
Предмет исследования. Исследована информативность измерительных каналов анализатора биоаэрозолей. Работа анализатора основана на проточно-оптическом методе. Метод. Проведены измерения сигналов флуоресценции и упругого рассеяния отдельных частиц биоаэрозолей в пяти и двух спектральных диапазонах соответственно. Выполнена регистрация сигналов частиц почвенной пыли, которая использовалась в качестве имитатора фоновых атмосферных веществ. Для возбуждения флуоресценции частиц аэрозолей использованы источники света – лазерный на длине волны 266 нм и светодиодный на длине волны 365 нм. Основные результаты. На основе математического аппарата хемометрики произведена классификация признаков по степени информативности и выбраны три наиболее существенных признака, которые в сумме описывают 72% общей дисперсии данных. Тестирование произведено с использованием алгоритмов SIMCA и метода ближайших соседей. Показано, что использование исходного и уменьшенного набора из трех признаков позволяет получать сравнимую точность при классификации биоаэрозолей. Практическая значимость. Показана возможность быстрого обнаружения и идентификации частиц биоаэрозоля респирабельной (задерживаемой в органах дыхания человека) фракции 1–10 мкм проточно-оптическим методом на фоне частиц небиологической природы. Для разработки компактного и недорогого анализатора выбраны наиболее информативные оптические спектральные диапазоны регистрации.
39
Предмет исследования. Проанализированы существующие методы юстировки линзовых объективов насыпной и штабельной конструкции, рассмотрены основные способы компенсации погрешности центрировки в них. На основе существующих методов центрировки разработан алгоритм автоматизированного поиска положения оптических компонентов для компенсации остаточных децентрировок. Предложены методы совместного использования данного алгоритма и центрировочной машины «Trioptics Opticentric». Метод. Децецентрировки линзовых компонентов объектива измеряются на центрировочной машине. Полученные данные вносятся в математическую модель объектива. На основе этого вычисляются интегральные аберрации. Для расчета компенсации аберраций используется итерационный алгоритм поиска оптимального положения оптических компонентов. Для каждой полученной реализации оптической системы анализируется качество изображения. Результатом работы программы является матрица данных о положении оптических компонентов, при котором происходит компенсация остаточных аберраций. На основе полученных данных производится сборка системы с использованием центрировочной машины «Trioptics Opticentric». Основные результаты. Выполнено моделирование погрешностей центрировки 100 линзовых объективов-апохроматов насыпной конструкции. В качестве критерия оценки качества изображения выбрана кома изображения осевой точки предмета. Для наихудшего варианта применен разработанный алгоритм автоматизированного поиска. Величина интегральной комы изображения осевой точки объекта сокращена на два порядка и сведена практически к нулю. Отмечено, что моделирование процесса юстировки с использованием алгоритма автоматизированного поиска позволяет решить задачу прогнозирования возможности сборки изделия с требуемыми показателями качества. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение на линиях автоматизированной сборки современных линзовых объективов.
46
Предмет исследования. Характерной чертой сферических панорам является максимально возможный угол обзора пространства (360º×180º ). Всенаправленные оптико-электронные системы способны получать изображения, в которых отображается большая часть этого пространства, однако эти изображения отличны от канонической сферической панорамы. В работе предложен метод преобразования круговых изображений, полученных всенаправленными оптическими системами, к каноническим сферическим панорамным изображениям с использованием процедуры калибровки всенаправленной оптико-электронной системы. Метод. Процесс создания сферических панорам состоит из трех этапов. На первом этапе происходит формирование виртуальной поверхности в пространстве предметов, соответствующей полю зрения сферической панорамы. Поверхность задается посредством массива трехмерных точек. На втором этапе находятся координаты изображений этих точек в плоскости фотоприемника. На третьем этапе осуществляется поэлементное формирование выходного изображения из исходного всенаправленного изображения с использованием координат, полученных на втором этапе. Основные результаты. Рассмотрена геометрическая проекционная модель сферических панорам. Предложен алгоритм расчета массива трехмерных точек, характеризующего поле зрения сферической панорамы, удобный для практического применения. Разработанный метод предназначен для работы с всенаправленными оптико-электронными системами – как с зеркально-линзовыми оптическими системами, так и со сверхширокоугольными объективами типа «рыбий глаз». Представлены экспериментальные результаты, в которых среднеквадратическая ошибка перепроецирования составила 0,794 пиксела, что указывает на корректность предложенного в работе метода. Практическая значимость. Предложенный метод может найти применение в технологиях создания виртуальных туров и панорам улиц, где сферические панорамные изображения являются стандартом для хранения визуальной информации, а также в различных сферах робототехники, ориентации и навигации космических аппаратов и беспилотных летательных аппаратов.
54
Предмет исследования. В работе рассматриваются особенности построения системы спектральной оптической когерентной томографии с перестраиваемой длиной волны для ближней инфракрасной области спектра. При этом для визуализации томограмм в реальном времени необходима частота регистрации сигналов не менее 20 кГц, что является недостижимым при использовании светочувствительных матриц. Для решения этой проблемы в разрабатываемой системе предлагается применить InGaAs-линейку фотодетекторов, частота считывания кадров в которой достигает десятков килогерц. Метод. Особенность метода состоит в использовании освещения исследуемого объекта с распределением интенсивности в форме линии для обеспечения максимальной энергетической эффективности оптической системы. При этом оказывается возможным получить B-скан без необходимости механического сканирования объекта в боковом направлении, что повышает скорость формирования и отображения томограмм.Основные результаты. Разработана оптическая система томографа, проведен ее аберрационный анализ. Экспериментальные исследования проводились на основе оптической схемы микроинтерферометра Линника с получением томограмм различных объектов.Рекомендации к применению. Полученные результаты в дальнейшем могут быть положены в основу создания компактной быстродействующей системы оптической когерентной томографии без бокового механического сканирования.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РОБОТОТЕХНИКА

61
Предлагается робастный алгоритм управления стационарными параметрически и структурно неопределенными линейными объектами при наличии внешних ограниченных возмущений. Под структурной неопределенностью понимается неизвестность динамического порядка модели объекта управления. Разработанный алгоритм обеспечивает слежение выхода объекта за гладким ограниченным эталонным сигналом с заданной точностью и за конечное время. Предполагается, что измерению доступны только скалярные вход и выход объекта, но не их производные. Для синтеза алгоритма управления используется модифицированный алгоритм бэкстеппинга (алгоритм обратного обхода интегратора, итеративные процедуры синтеза). Синтез алгоритма управления условно разбивается на rшагов, где r– верхняя оценка относительной степени модели объекта управления. На каждом шаге синтезируется управление, которое стабилизирует каждую подсистему в модели объекта в окрестности нуля. На последнем шаге синтезируется основной закон управления, который обеспечивает слежение выходного сигнала объекта управления за гладким эталонным сигналом. Показано, что для реализации алгоритма достаточно использовать всего один фильтр состояния по сигналу управления и упрощенные законы управления, полученные с использованием реальных дифференцирующих звеньев. Это позволяет существенно упростить расчет и реализацию системы управления. Приведены численные примеры и результаты компьютерного моделирования, иллюстрирующие работоспособность предлагаемой схемы.
68
Констатируется, что в теории и практике проектирования систем управления нашла широкое использование модель их желаемого поведения, матрица состояния которой имеет биномиальное распределение Ньютона собственных чисел. Структурное представление таких систем в случае использования аппарата передаточных функций приводит к системе в форме последовательной цепочки однотипных апериодических звеньев первого порядка. Указывается, что такая модель желаемого поведения системы хорошо зарекомендовала себя в системе отношения «вход–выход», так что переходная характеристика системы характеризуется отсутствием перерегулирования, что особенно ценно при управлении уникальным технологическим оборудованием. Обращается внимание на то, что ситуация заметно меняется в случае, когда система управления с биномиальным распределением собственных чисел оказывается в ненулевом начальном состоянии. Такая ситуация может возникнуть в случае неожиданного отключения энергоснабжения электрических компонентов системы с последующим его восстановлением. Особенно остро стоит эта проблема для систем дистанционного онлайн-управления непрерывными техническими объектами в случае нарушения нормального функционирования канальной среды и его восстановления в дальнейшем. Система в форме последовательной цепочки однотипных апериодических звеньев первого порядка математически оказывается трехпараметрической с параметрами в виде модуля отрицательного вещественного числа, его кратности, равной размерности системы, и коэффициента передачи. Установлено, что в трехпараметрической системе, являющейся предметом исследования, выбросы могут иметь место при любых значениях модуля отрицательного собственного числа. Положения работы иллюстрированы результатами компьютерного эксперимента.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОДИОДОВ СРЕДНЕГО ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ InAs(Sb,P) Жумашев Н. К., Мынбаев К. Д., Баженов Н. Л., Стоянов Н. Д., Кижаев С. С., Гурина Т. И., Астахова А. П., Черняев А. В., Молчанов С. С., Липсанен Х. К., Салихов Х. М., Бугров В. Е.
76
Предмет исследования. Рассмотрены спектральные характеристики светодиодов среднего инфракрасного диапазона с гетероструктурами на основе твердых растворов InAs(Sb,P), излучающих при температуре T=300 К в диапазоне длин волн 3,4–4,1 мкм. Целью исследования был поиск путей увеличения эффективности светодиодов. Методы. Выращивание гетероструктур выполнено методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений. Спектры записывались на автоматизированной установке на основе монохроматора МДР-23 при импульсном возбуждении. Регистрация сигнала осуществлялась синхронным детектором с помощью охлаждаемого фотодиода на основе InSb.Сравнительное исследование спектров электролюминесценции светодиодов выполнено при температурах 300 К и 77 К. Проведено сопоставление полученных данных с результатами расчета зонных диаграмм гетероструктур. Основные результаты. По итогам сравнительного исследования спектров электролюминесценции светодиодов при температурах 300 К и 77 К установлено, что повышению их эффективности препятствует значительное влияние оже-рекомбинации. В светодиодных гетероструктурах InAs/InAsSb/InAsSbP при 77 К впервые наблюдался эффект возникновения стимулированного излучения из активной области InAsSb. Для гетероструктур с квантовыми ямами InAs/(InAs/InAsSb)/InAsSbP обнаружено, что при 77 К рекомбинация происходит вне материала ям, что указывает на недостаточную локализацию носителей в активной области структур. Таким образом, показано, что основными путями повышения эффективности исследованных светодиодов являются подавление оже-рекомбинации и улучшение пространственной локализации носителей в активной области.Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при разработке гетероструктур для светодиодов среднего инфракрасного диапазона.
85
Методами численного моделирования показано, что силикатные стекла с наночастицами натрия, обладающими плазмонным резонансом на длине волны 405 нм, могут быть использованы в качестве чувствительных элементов датчиков температуры. Моделирование проводилось в дипольном квазистатическом приближении с учетом дисперсии оптических констант натрия в твердой и жидкой фазах, а также с учетом температурной зависимости материальной плотности натрия в жидкой фазе. Показано, что при температуре менее 373 К стекла с наночастицами натрия могут быть использованы при создании сигнализаторов аварийных ситуаций с пороговым срабатыванием при переходе наночастиц натрия из твердого в жидкое состояние.Регистрация температуры при более высоких температурах может производиться либо по спектральному сдвигу плазмонной полосы поглощения наночастиц натрия, либо по изменению амплитуды этой полосы. Расчет показал, что температурная чувствительность спектрального положения плазмонной полосы поглощения наночастиц натрия в стекле составляет 0,017 нм/К для температурного интервала 373–973 К, а температурная чувствительность изменения  амплитуды плазмонной полосы поглощения составляет 0,3 %/К.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

90
Предмет исследования. Представлены результаты исследования кросс-платформенных мобильных приложений. Целью работы явилось создание базы данных (знаний) для принятия решений по их защите. Подобные решения относятся к знаниям о доступных мобильных приложениях и информации о защищенности данных пользователей при хранении, обработке и передаче данных. Исследована защищенность приложений в рамках существующих механизмов безопасности современных мобильных операционных систем. Метод. Предложены модифицированные способы криминалистического подхода и поведенческого анализа при изучении защищенности приватных данных и способов поиска ошибок в реализации механизмов защиты информации, хранимой, обрабатываемой и передаваемой приложениями. Анализ механизмов безопасности рассматривается с позиции простых инструментов и исключает применение специальных криминалистических приемов. Применяемые методы опираются на известные подходы цифровой (компьютерной) криминалистики (анализ памяти, трафика, кода), включая поведенческий анализ, статический и динамический анализ кода приложения. Основные результаты. Показано, что предложенные методы исследования защищенности данных приложений позволяют сделать выводы о фактическом статусе защиты данных с учетом изменений, вносимых разработчиком. Набор знаний о защите приватных данных мобильных приложений позволяет в дальнейшем реализовать недостающие механизмы защиты с целью поддержания информирования о ситуациях, в которых возможно избежать прецедентов утечек данных. Набор фактов знаний о защищенности данных позволяет вводить и использовать числовые характеристики уровня защищенности приложения, категории приложений и т.д. Практическая значимость. Предложенный в рамках криминалистического подхода метод может быть использован для проведения анализа данных приложений в рамках аудиторских работ, реконфигурации EMM-политик и обоснования их введения в эксплуатацию.
96
Предмет исследования. Рассматриваются принципы и алгоритмы построения маршрутных траекторий полета летательного аппарата (воздушного судна) в горизонтальной плоскости для их последующего отображения на индикаторах навигационной обстановки в кабине экипажа. Индикаторы навигационной обстановки представляют собой средства отображения информации, выполненные на базе плоской жидкокристаллической панели. Методы. Отображение траектории полета на бортовых многофункциональных индикаторах осуществляется путем последовательной прорисовки определенных графических примитивов, имеющихся в библиотеке, в соответствии с массивом данных для отображения маршрута. Массив данных формируется программным обеспечением бортового комплекса на основе информации, представленной в полетном задании и соответствующей базе данных «Jeppesen» или аналогичной. Формирование массива осуществляется приведением заданных траекторий маршрута к форматам трех типовых описанных траекторий. При этом каждая из типовых траекторий имеет стандартное описание и алгоритм расчета параметров, составляющих массив данных для отображения. Основные результаты. Приведены новые алгоритмы формирования и расчета массивов данных маршрутных траекторий, необходимые для их построения и отображения на многофункциональных индикаторах, применяемых в авионике. Практическая значимость. Приведенные новые алгоритмы построения маршрутных траекторий унифицируют алгоритмы формирования информации для отображения на индикаторах навигационной обстановки и оптимизируют набор расчетных данных для управления полетом по траектории в горизонтальной плоскости
108
Предмет исследования.Разработан метод исправления ошибок вставки и удаления в наборе геномных чтений гаплоидного организма. Приведены результаты тестирования на двух библиотеках – искусственно сгенерированном наборе чтений из генома бактерии Escherichia coli и реальной библиотеке чтений бактерии Pseudomonas stutzeri. Метод. Работа метода основана на использовании k-меров. В отличие от большинства распространенных методов исправления ошибок, k-меры используются только для поиска похожих друг на друга чтений. Для похожих чтений вычисляется строка-консенсус, которая затем используется для исправления ошибок в самих чтениях. Основные результаты. Алгоритм реализован в виде самостоятельного программного модуля. Программный модуль протестирован на реальных и синтезированных данных. Качество исправления ошибок разработанного метода выше, чем у известных современных аналогов. Для сравнения использовалась метрика N50, а также суммарная и максимальная длина контига. Практическая значимость. Разработанный метод может быть использован в связке с распространенными методами сборки генома, не приспособленными для использования с чтениями, содержащими ошибки вставки и удаления.
115
В работе исследуется выбор оптимального варианта построения схемы доступа «Прямое соединение». Данная схема служит для организации безопасного доступа к ресурсам внешней сети и состоит из нескольких групп маршрутизаторов и трех видов межсетевых экранов. Схема рассмотрена с учетом того, что в системе для различных средств защиты имеются общие зоны устранения угроз в канале. Для каждого из вариантов построения схемы доступа получены показатели среднего времени пребывания запроса в системе и вероятность безотказной работы. На основании полученных результатов было произведено сравнение вариантов построения схемы доступа между собой и с вариантом построения стандартной схемы доступа (включающей один межсетевой экран). Было выявлено, что вариант построения схемы доступа с единственной группой маршрутизаторов на всю систему обладает более высокой производительностью и надежностью, чем остальные варианты схемы «Прямое соединение».
122
Предложен улучшенный алгоритм синтеза вторичной структуры алгебраических байесовских сетей, представленной в виде минимального графа смежности. Алгоритм отличается от предложенных ранее тем, что основывается на принципе инкрементализации, использует лишь особым образом отобранные ребра, исходящие из новой вершины, исключает оставшиеся избыточные ребра с помощью жадного алгоритма. Корректность работы инкрементального алгоритма обоснована математическим доказательством. Сравнение вычислительной сложности нового (инкрементального) алгоритма и двух известных (жадного и прямого) произведено с помощью статистических оценок сложности, построенных на основе выборки значений отношения времени работы программных реализаций двух сравниваемых алгоритмов. Теоретические оценки сложности жадного и прямого алгоритмов были получены ранее, но непригодны для осуществления компаративного анализа, поскольку опираются на скрытые характеристики вторичной структуры, которые можно вычислить лишь при ее построении. Для минимизации влияния случайных факторов при вычислении отношений использовано усредненное время работы программной реализации, полученное за счет K ее запусков на одном и том же наборе нагрузок. Выборка значений отношений сформирована для M таких наборов одинаковой мощности N. По выборке вычислены среднее геометрическое со статистиками, характеризующими разброс: границы 97% доверительного интервала, а также первый и третий квартили. Приведено описание алгоритмов стохастической генерации набора нагрузок заданной мощности, а также сбора статистических данных и вычисления статистических оценок отношения времени работы прямого и жадного алгоритма ко времени работы инкрементального алгоритма. Выполнена серия экспериментов, в которых N изменяется в диапазоне 1, 2…9, 10, 26, 42… 170. Результаты серии экспериментов, визуализированные с помощью графиков с использованием библиотеки Highcharts, показали, что инкрементальных алгоритм по скорости превзошел прямой и жадный алгоритмы, причем на диапазоне мощностей наборов нагрузок 10–170 этот вывод статистически достоверен (уровень 97%). Разработанный инкрементальный алгоритм предназначен для использования в решении задач машинного обучения алгебраических байесовских сетей.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

133
Предмет исследования. Рассмотрены способы обеспечения идентичности каналов микрофонов, используемых в микрофонных решетках. Разработана методика расчета разницы чувствительностей микрофонов, влияющей на степень подавления мешающего сигнала, применительно к задаче пространственного разделения широкополосных речевых сигналов. Методы. Теоретические и экспериментальные исследования базируются на использовании аппарата дискретного преобразования Фурье, методов вычислительной математики, математического моделирования. Основные результаты. Представленыаналитические выражения в замкнутой форме, получены теоретические зависимости, связывающие степень подавления мешающего сигнала с разницей в чувствительностях микрофонов. Моделирование, выполненное в среде MATLAB (версия 7), подтвердило справедливость полученных теоретических результатов. В ходе моделирования получена экспериментальная зависимость степени подавления мешающего сигнала от разницы в чувствительностях микрофонов. Эта зависимость позволяет определить допуск на отличие амплитудно-частотных характеристик микрофонов, при котором будет гарантировано требуемое подавление мешающего сигнала при выделении полезного сигнала. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при проектировании устройства выделения речи целевого диктора из шумов из смеси голосов.
139
Рассмотрена проблема контроля качества паяных соединений сопел камер жидкостных ракетных двигателей. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя представляет собой ответственное изделие, работающее в условиях высокого давления и градиента температур, обладающее сложной геометрической формой, и состоит из большого количества фрезерованных каналов. Проведен анализ существующих методов решения проблемы контроля качества паяных соединений сопел камер жидкостных ракетных двигателей. Обоснована необходимость разработки автоматизированного лазерно-ультразвукового метода контроля паяных соединений сопел камер жидкостных ракетных двигателей. Проведен анализ существующих автоматизированных средств ультразвукового контроля и факторов, влияющих на точность контроля. Разработан макет автоматизированной лазерно-ультразвуковой установки неразрушающего контроля качества паяных соединений сопел камер жидкостных ракетных двигателей. Для программного управления механизмами перемещения датчика при сканировании внутренней поверхности сопла камеры жидкостного ракетного двигателяи его позиционирования предложено применение трехслойной нейронной сети. Разработан адаптивный алгоритм проведения автоматизированного контроля качества паяных соединений. Предложен способ интегральной оценки качества паяных соединений камер жидкостных ракетных двигателей. В процессе исследований была разработана методика автоматизированных измерений геометрических характеристик дефектов и контроля качества паяных соединений сопел камер жидкостных ракетных двигателей. Апробация разработанной методики проводилась на трехкоординатном автоматизированном стенде.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

150
Предложена модификация метода Лассо, используемого для полногеномного поиска ассоциаций, на примере анализа удвоенных гаплоидных линий ячменя для учета дополнительной информации о целевых значениях фенотипа, определяемого некоторым свойством растений. Со статистической точки зрения рассматривается модификация задачи линейной регрессии. Предложено формализовать дополнительную информацию о свойствах растений в виде пересечения двух множеств весов, приписываемых элементам обучающей выборки. Первое множество образовано при помощи интервальной модели засорения. Второе множество весов образуется последовательностью парных сравнений значений фенотипа. Полученное пересечение является выпуклым и полностью определяется его крайними точками, что позволяет свести модифицированный, с точки зрения использования множеств весов наблюдений, метод Лассо к конечному множеству стандартных реализаций Лассо. Результаты числовых экспериментов показали, что модификация позволяет получить более точные характеристики по сравнению со стандартным методом Лассо при малом объеме обучающей выборки.
161
Рассматриваются стоксовы течения жидкости в областях со сферической и цилиндрической формой границы. Подобный выбор параметров системы является естественным при моделировании течений в задачах геофизики. Выводятся аналитические решения уравнений Стокса и неразрывности для частных случаев зависимости вязкости и плотности от цилиндрических координат. Данные решения задают класс осесимметричных течений, для которых вязкость является функцией радиуса. Выводятся аналитические решения уравнений Стокса и неразрывности в сферической системе координат для частного случая сферически симметричной вязкости. В работе показано, как на основе данных эталонных решений могут быть построены тестовые задачи для оценки качества работы численных алгоритмов. Приведены примеры тестирования многосеточных методов численного решения уравнений Стокса с переменной вязкостью в цилиндрической и сферической системе координат. Преимуществом данного подхода к использованию эталонных решений является возможность тестировать численные алгоритмы при различных перепадах вязкости и плотности. В работе предложена численная схема для многосеточного метода решения уравнений Стокса с переменной вязкостью в сферической системе координат. При построении решения используется последовательность ортогональных смещенных сеток. Качество численной схемы было проверено путем сравнения численного решения с аналитическим решением тестовой задачи.
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МЕНТАЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ ФИГУР Ляховецкий В. А., Потапов А. С., Крумина Г. .
168
Предмет исследования. Исследована информационная структура внутренних представлений объектов и операций над ними, используемых человеком при решении задачи ментального вращения фигур. Для анализа этой информационной структуры введены в рассмотрение не только классические зависимости времени правильных ответов от угла поворота фигур, но и иные зависимости, полученные в последнее время в когнитивной психологии.Метод. В среде технических вычислений MATLABR2010bразработана информационная модель ментального вращения фигур. В рамках модели можно менять такие параметры, как число бит во внутреннем представлении, вероятность искажения единичного бита, дискретный угол поворота, порог сравнения, степень различия при вращении.Основные результаты. Модель качественно воспроизводит такие психологические зависимости, как линейный рост от угла поворота времени правильных ответов и числа ошибок испытуемых при использовании одинаковых фигур, «плоскую» зависимость от угла поворота времени правильных ответов и числа ошибок испытуемых при использовании зеркальных фигур. Результаты моделирования позволяют предположить, что ментальное вращение является итеративным процессом поиска совпадения между двумя фигурами, каждый шаг которого может вести к значительному искажению внутреннего представления запомненных объектов. Поиск совпадений ведется в рамках внутренних представлений, не обладающих высокой инвариантностью к углу вращения. Практическая значимость. Результаты работы могут быть полезны для понимания роли обучения (в том числе с учителем) при выработке эффективных представлений информации и операций над ними в системах искусственного интеллекта.
174
Построение тестовых решений представляет собой необходимый элемент в общем контексте конструирования численных методов, предназначенных для интегрирования уравнений Эйлера. Рассматривается численное решение уравнений Эйлера, описывающих течения невязкого сжимаемого газа и допускающих гладкие и разрывные решения. Дискретизация уравнений Эйлера проводится при помощи метода конечных объемов и разностных схем WENO-типа. Полученные численные решения сравниваются с точными решениями задачи о распаде разрыва. Монотонизирующая коррекция производных предотвращает образование новых экстремумов и обеспечивает монотонность численного решения в окрестности разрыва, но приводит к сглаживанию существующих минимумов и максимумов и к потере точности. Расчеты с использованием схем WENO позволяют получить точное и монотонное решение задачи как при наличии слабых, так и сильных газодинамических разрывов.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ

181
Предмет статьи. Предложена математическая модель автоматизированного управления формированием профессио-нальных навыков у обучаемого посредством выполнения упражнений с использованием компьютерного тренажерного комплекса со следующими отличительными чертами: автоматическое получение интегрального показателя качества выполнения упражнения на основе отдельных показателей качества в условиях нечеткости оценки обучаемого при выполнении упражнения по каждому такому показателю в различные моменты времени; автоматическое постепенное введение каждого отдельного показателя качества, подсказок и предупреждений в процесс многократного выполнения упражнения, с целью быстрейшего приобретения обучаемым способности самоконтроля качества своей работы; автоматический контроль динамики постепенного формирования умений и навыков при многократном выполнении упражнения. Метод. В процессе исследования использованы основы теории управления, теория нечетких множеств, метод анализа иерархий, математическое моделирование итеративного научения, моделирование с применением сетей Петри. Основные результаты. Разработана оригинальная математическая модель автоматизированного управления процессом формирования профессиональных навыков у будущих операторов производственных процессов при выполнении практических упражнений на компьютерном тренажерном комплексе. Практическая значимость. Предложенная математическая модель и соответствующие методики могут найти при-менение при создании систем автоматизированного обучения операторов различных процессов.  

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

191
Представлены результаты создания и исследования калиево-алюмоборатных стекол, активированных ионами хрома. Синтезировано стекло состава 25K2O-25Al2O3-50B2O3, с добавкой Cr 0,2 весовых %. Показано изменение спектра поглощения и люминесценции после термообработки. Данные рентгеновской дифрактометрии показали, что в стекле выделяются нанокристаллы Al4B2O9. Средний размер нанокристаллов составил 15 нм. Спектры люминесценции показали, что ионы Cr3+ находятся в октаэдрическом окружении ионов алюминия, похожем на спектр кристалла рубина. Сделан вывод, что в изучаемом стекле, скорее всего, выделяются нанокристаллы Al4B2O9:Cr3+. Синтезированный материал может быть использован в качестве основы для волоконного усилителя в системах передачи информации, а также в качестве активных сред медицинских лазеров.
195
Приведены результаты исследования по повышению устойчивости системы распознавания спонтанной речи к акустической вариативности речевого сигнала. Предложен метод построения высокоуровневых признаков при помощи глубокой нейронной сети с узким горлом, адаптированной к диктору и акустической обстановке при помощи i-векторов. Предложенный метод обеспечил относительное уменьшение на 11,9% словной ошибки в задаче распознавания русской спонтанной речи в телефонном канале.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика