Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

961
Настоящая публикация посвящена актуальным задачам проектирования беспилотных летательных аппаратов следующего поколения, появления которых стоит ожидать в период с 2025 г. по 2035 г. Одной из них является концептуальное аэродинамическое проектирование летательных аппаратов с коротким взлетом и посадкой, имеющих на крейсерском участке полета технико-экономические характеристики не хуже, чем у традиционных воздушных судов, базирующихся на аэродромах с длинными взлетно-посадочными полосами. Рассмотрены традиционные линейные методы анализа аэродинамической схемы, а также весовой анализ. Приведены основные соотношения и ссылки на работы, позволяющие выполнить параметрический анализ аэродинамической компоновки. Рассмотрены простые и эффективные аналитические, полуэмпирические и численные методы, основанные на идеях вихревой несущей поверхности, позволяющие выполнять полноценный параметрический анализ летательных аппаратов, имеющих весьма сложную аэродинамическую форму крыла. Приведены примеры расчетов прямого, стреловидного и треугольного крыла малого, умеренного и большого удлинения. Изучен вопрос, связанный с реализацией подсасывающей силы и ее вихревого аналога. Сделан вывод, что одним из самых перспективных направлений в области летательных аппаратов с коротким взлетом и посадкой является разработка аэродинамических схем построенных по типу «летающее крыло» малого удлинения и большой строительной высоты.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

997
Рассмотрены особенности формирования пригодных для практического использования синтезированных голограмм. Установлено, что для успешного применения на практике подходят в первую очередь бинарные голограммы. С целью выбора наиболее подходящего (оптимального) уровня бинаризации голограммы предложен критерий оценки качества изображения, восстановленного с помощью бинарной голограммы. Разработан алгоритм для поиска оптимального уровня бинаризации синтезированной голограммы. На основании проведенных экспериментов установлено, что внедрение программного модуля, использующего разработанный алгоритм, позволяет сократить время поиска оптимального уровня бинаризации голограммы.
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЗАПИСИ СУПЕРПОЗИЦИЙ ВОЛОКОННЫХ РЕШЕТОК БРЭГГА Коннов К. А., Сложеникина Ю. И., Грибаев А. И., Варжель С. В., Новикова В. А., Залесская Ю. К., Дмитриев А. А.
1004
Предмет исследования.Исследованы особенности процесса записи суперпозиций волоконных решеток Брэгга. Проанализированы изменения спектральных характеристик отдельных решеток суперпозиции, возникающие при записи поверх них последующих дифракционных структур. Метод. Запись суперпозиций волоконных решеток Брэгга проведена с помощью интерферометра Тальбота. В качестве источника излучения использовалась эксимерная лазерная система Optosystems MOPA CL-7550, работающая на газовой смеси KrF (длина волны генерации – 248 нм). Для амплитудного разделения лазерного пучка в схеме записи использована фазовая маска с периодом 1000 нм. Запись волоконных решеток Брэгга осуществлена в изотропном оптическом волокне с повышенной (до 12 мол.%) концентрацией GeO2в световедущей сердцевине. Основные результаты. Получены образцы суперпозиций волоконных решеток Брэгга и проведен анализ их спектральных характеристик. Проведено исследование закономерностей изменения коэффициента отражения и центральной длины волны первой решетки суперпозиции от количества дифракционных структур, записанных поверх нее, времени экспозиции при их записи и спектрального интервала между ними. На основании полученных результатов даны рекомендации по оптимизации процесса записи суперпозиций волоконных решеток Брэгга. Практическая значимость. Полученные суперпозиции волоконных решеток Брэгга могут применяться при изготовлении оптических фильтров, датчиков физических величин для одновременного измерения нескольких параметров, а также для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов в телекоммуникационном оборудовании.
1011
 Показано применение метода спекл-коррелометрии полного поля с использованием локализованного источника зондирующего излучения и пространственной кольцевой фильтрации для исследования динамических термически активированных процессов в гелеподобных структурах, содержащих субмикронные частицы и наночастицы. Спекл-модулированные изображения содержат информацию о процессах, протекающих внутри исследуемой среды, поэтому эффективно применяются в биомедицине и материаловедении. Процесс перехода из лиозоля в гель рассмотрен в средах на основе водного раствора технического желатина (объемная доля технического желатина 0,28%), содержащего частицы диоксида титана TiO2(объемная доля частиц TiO2 равна 0,1% и 0,01%) и водного раствора пищевого желатина (объемная доля пищевого желатина 0,3%) с включениями нанонаночастиц диоксида титана TiO2 (объемная доля частиц TiO2 равна 0,1% и 0,01%). Температура среды в ходе структурного превращения системы «золь-гель» варьировалась в пределах от 50 до 25 ○С. Для оценки экспериментально полученных меняющихся в пространственно-временном интервалах флуктуаций интенсивности обратно рассеянных спекл-полей использован корреляционный метод анализа и формализм структурных функций Колмогорова. Получены оценки температур, при которых происходит активация процесса перехода от лиозоля к гелю для технического и пищевого желатинов. Подобный подход может быть успешно применен для исследования динамических систем, например, демонстрации броуновского движения частиц.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РОБОТОТЕХНИКА

1018
 Представлено решение проблемы модификации алгоритма финитного управления с целью уменьшения времени переходного процесса замкнутой системы. Объект управления представляет из себя цепь последовательно соединенных интеграторов с доступным для измерения вектором состояния. Предполагается, что объект управления функционирует в условиях детерминированных внешних возмущающих воздействий и параметрических неопределенностей системы. Преимуществом модифицируемого алгоритма по сравнению с ранее представленными результатами является отсутствие необходимости выполнения дополнительных вычислительных процедур. Однако в качестве недостатка можно выделить более низкую скорость схождения траекторий системы к положению равновесия. Представленная модификация закона финитного управления позволяет уменьшить время переходного процесса замкнутой системы. Модифицированный алгоритм финитного управления разработан с использованием сочетания метода неявно определенной функции Ляпунова с теорией обобщенно однородных систем. Получены аналитические выражения, позволяющие произвести оценку времени сходимости вектора состояния объекта управления к положению равновесия, а также возможности уменьшения времени сходимости при использовании предложенного подхода. Проведено компьютерное моделирование разработанного алгоритма управления на системе, состоящей из трех последовательно соединенных интеграторов с детерминированным внешним возмущающим воздействием в канале управления. Компьютерное моделирование подтвердило эффективность представленных теоретических результатов.
1025
Исследованы проблемы робастности класса обобщенно однородных систем с отрицательным показателем однородности по отношению к запаздыванию. Показано, что в случае глобальной асимптотической устойчивости нелинейной обобщенно однородной системы с отрицательной степенью однородности при наличии запаздывания в системе все траектории асимптотически сходятся в некоторое компактное множество, содержащее начало координат. При отсутствии запаздывания такие системы достигают своего положения равновесия за конечное время. Анализ робастности также охватывает случаи наличия множества запаздываний и присутствия переменного запаздывания. Представленный анализ основан на применении методов Ляпунова для систем с запаздыванием (метод функций Ляпунова–Разумихина) и теории обобщенно однородных систем. Проведено компьютерное моделирование для проверки представленного анализа робастности систем с отрицательной степенью однородности по отношению к запаздыванию. В качестве примера взята стабилизируемая система, представляющая собой два последовательно соединенных интегратора. Данная система является обобщенно однородной с отрицательной степенью при использовании нелинейного закона управления по состоянию, обеспечивающего достижение системой своего положения равновесия за желаемое конечное время. При проведении компьютерного моделирования вектор состояния был доступен для измерения с некоторыми запаздываниями. Проведенное компьютерное моделирование подтвердило эффективность представленных теоретических результатов.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

1033
Предмет исследования. Дендримеры являются полимерными молекулами, регулярно ветвящимися из единого центра. Дендримеры могут быть использованы как антибактериальные, антивирусные и антиамилоидные агенты. Недавно экспериментально было показано, что некоторые дендримеры могут препятствовать образованию амилоидных фибрилл и разрушать уже существующие фибриллы, состоящие из стопок амилоидных пептидов. В данной статье исследованы две системы, содержащие лизиновые дендримеры 2-го или 3-го поколения и стопку из 16 амилоидных пептидов в водном растворе. Метод. Исследование выполнено с помощью компьютерного моделирования методом молекулярной динамики. Основные результаты. Получено, что лизиновые дендримеры 2-го и 3-го поколений разрушают амилоидную стопку и образуют устойчивые комплексы с пептидами. Исследованы как кинетика разрушения стопок и образования комплексов амилоидных пептидов с дендримерами, так и равновесные структуры образующихся комплексов. В частности, показано, что основную роль в разрушении стопок играют электростатические взаимодействия между заряженными группами дендримеров и пептидов. В полученных комплексах пептиды находятся в основном на поверхности дендримеров и мало проникают внутрь комплексов. Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы в будущем в терапии болезни Альцгеймера, поскольку считается, что одной из причин ее возникновения является образование олигомеров и фибрилл, состоящих из амилоидных пептидов.
1045
Предложен метод корректировки дисбаланса ротора бескарданного электростатического гироскопа, основанный на управляемом распределении на поверхности бериллиевого ротора массы материала на стадии напыления покрытия нитрида титана методом катодно-ионной бомбардировки. Напыление осуществляется с использованием одного дугового источника из материала ВТ-1-00, расположенного в горизонтальной плоскости вакуумной камеры установки Булат-6, при давлении азота 1,2ˑ10–3 Па. Температура нагрева ротора при напылении составляет 300 ○С, при которой возможные искажения формы, благодаря высокой размерной стабильности бериллия, лежат в пределах допуска не более сотых долей микрометра. За время напыления 30 мин на сферической поверхности ротора диаметром 10 мм формируется покрытие нитрида титана толщиной порядка 1 мкм. Корректировку дисбаланса предложено осуществлять посредством формирования покрытия с образованием наружной сферической поверхности, центр которой смещен относительно геометрического центра ротора на заданную величину в сторону, противоположенную направлению вектора дисбаланса ротора. Требуемое смещение определяется кинематикой ротора в процессе напыления и обеспечивается разработанным устройством, имеющим три степени свободы: две вращательные – постоянное и циклическое вращение вокруг двух различных осей ротора, и возвратно-поступательное перемещение ротора относительно источника напыляемого материала вдоль оси потока этого материала. Разработанное устройство предполагает крепление сферического ротора в четырехигольчатый зажим. Выполнен расчет схемы фиксации ротора в этом зажиме, обеспечивающий размещение позиций контакта игольчатых упоров с ротором за пределами области растрового рисунка, формируемого в экваториальной зоне ротора в ходе следующей операции лазерной маркировки. Экспериментальные данные показали возможность изготовления реальных роторов с точностью корректировки дисбаланса до сотых долей микрометра.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

1052
Стандартные методы обнаружения ошибок неэффективны в случаях, когда атакующий контролирует процесс внедрения ошибок. Проблема обеспечения высокого уровня защиты для криптографических систем, схем разделения секрета, флеш памяти и других систем передачи, обработки и хранения информации является одной из важнейших в области обеспечения информационной безопасности. Для решения данной проблемы Р. Крамером на EUROCRYPT2008 были предложены коды, обнаруживающие алгебраические манипуляции (AMD-коды). AMD-коды являются новым классом нелинейных кодов, обнаруживающих ошибки, которые минимизируют максимальное значение вероятности маскировки ошибки. В данной статье представлены результаты изучения поведение кодов, обнаруживающих алгебраические манипуляции, на основе совершенно нелинейных функций при неравномерно распределении входных значений. Исследование дает подробный обзор поведения совершенно нелинейных функций и вероятности маскировки ошибки при различных неприводимых многочленах, используемых для AMD-кодов. Полученные результаты могут быть использованы для выбора функции кодирования, которая наиболее подходит для конкретной ситуации, задаваемой распределением входных кодовых слов, неприводимыми многочленами и другими параметрами. Выделены случаи изменения параметров системы кодирования, при которых распределение вероятности маскировки не изменяется или изменения незначительны. Эти варианты могут использоваться для модификации конструкций без снижения устойчивости всей системы целостности к алгебраическим атакам, что позволяет настроить систему под практические нужды. Рассмотрен такой параметр, как распределение входных кодовых слов, который отрицательно влияет на устойчивость системы. Изменения в распределении входных кодовых слов должны отслеживаться в системе обеспечения целостности, и в целях безопасности должны использоваться дополнительные преобразования для входных кодовых слов, либо изменяться функция кодирования внутри системы целостности.
1063
Предложена композитная архитектура многоагентной системы бионического поискадля решения общей распределительной задачи на основе интеграции роевого интеллекта и генетической эволюции. Рассмотрены три подхода к построению такой архитектуры. Связующим звеном такого подхода является единая структура данных, описывающая в виде хромосомы решение задачи. Рассмотренные в работе новые принципы и способы кодирования и декодирования хромосом для представления решения общей распределительной задачи исключают некорректные решения, отличаются простотой и линейными оценками временной и пространственной сложности. Предложена модифицированная парадигма метода роя частиц. Для организации перемещения роя частиц в гиперпространстве решений разработан оператор направленной мутации. Эксперименты показали, что качество решений у гибридного алгоритма на 10–15% лучше, чем у генетического и роевого алгоритмов. Общая оценка временной сложности при любом подходе к гибридизации не превышает оценки временной сложности генетического алгоритма и лежит в пределах О(n2)–О(n3).
1074
Предложен новый метод восстановления формы объекта по изображениям, основанный на томографическом подходе в обработке сигналов. В большинстве существующих методов решения этой задачи требуется либо активный характер системы наблюдения, в которой, помимо регистрации изображений, осуществляется специальная подсветка объекта, либо выявление на изображениях соответственных точек в случае восстановления формы по стереоизображениям, иногда тоже с подсветкой. В предложенном методе ни того, ни другого не требуется. Вместо этого на каждой плоскости изображения достаточно выделить область, занятую непосредственно изображением объекта. Необходимо также знать положение плоскостей изображений. Метод состоит в следующем. Будем полагать, что известна контролируемая область пространства, в которой находится объект. Разобьем ее на множество маленьких объемов -элементов разрешения – и пронумеруем их. Используем описание контролируемой области пространства в виде вектора-оригинала, число компонент которого равно числу элементов разрешения в контролируемой области пространства, а значение каждой компоненты равно единице, если элемент разрешения с номером этой компоненты лежит в теле объекта, и равно нулю, если не лежит. Очевидно, что, зная такой вектор, достаточно просто построить трехмерный объект, составив его из тех элементов разрешения, номера которых равны номерам единичных элементов вектора-оригинала. Таким образом, главным этапом решения задачи является восстановление вектора-оригинала по его отображению. Решается задача с помощью алгебры логики. Отображение формируется по бинарным изображениям. Получены логические выражения, позволяющие восстановить вектор-оригинал, проведено компьютерное моделирование реализации метода, в результате чего получается форма объекта в виде совокупности составляющих его элементов разрешения, что дает возможность «рассматривать» восстановленный объект в любых ракурсах.
1084
Предмет исследования. Имитационное моделирование является основным способом тестирования решений, предлагаемых в области многошаговых беспроводных сетей. Создание имитационной модели многошаговой беспроводной сети – трудоемкая задача, связанная с применением специализированных программных средств, называемых сетевыми симуляторами. В данной работе рассмотрен современный опыт моделирования многошаговых беспроводных сетей и сформулированы основные проблемы. Одной из главных проблем является невозможность сравнительного анализа результатов имитационных экспериментов, проведенных различными исследователями. Это обусловлено причинами, связанными с применяемыми для тестирования моделями, планированием имитационных экспериментов и принципиальными различиями используемых сетевых симуляторов (гетерогенностью модельной среды). Метод. Предложена технология, позволяющая в автоматизированном режиме проводить имитационные эксперименты с моделями различных многошаговых беспроводных сетей и с использованием различных сетевых симуляторов.Основныерезультаты. В рамках технологии разработаныобобщенная концептуальная модель многошаговых беспроводных сетей и специализированный программный комплекс, автоматизирующий проведение серий экспериментов в гетерогенной модельной среде.Практическаязначимость. Программный комплекс позволяет использовать результаты других исследователей посредством воссоздания имитационных экспериментов, максимально приближенных к проведенным этими исследователями. Эффективность применения программного комплекса подтверждается существенным снижением временных затрат и результатами проведенных экспериментов.
1092
Предмет исследования.Предложено новое решение к построению системы детектирования угроз по запаху. Разработан алгоритм обучения нейронной сети, решающей задачу распознавания опасных веществ по запаху. Приведены результаты эксперимента по подбору гиперпараметров нейронной сети, ее архитектуры и тестирования. Используемые подходы. Система детектирования представляет собой комплексное решение, позволяющее обеспечить безопасность жизни и деятельности человека путем обнаружения угроз по запаху. Комплексность решения реализуется выборомплатформы технологии Интернета вещей и нейронной сети, решающей задачу распознавания. Основные результаты. Предложен новый подход к построению системы детектирования угроз по запаху, что позволяет совершенствовать технологии обеспечения безопасности жизни и деятельности людей. Продемонстрирована работоспособность предлагаемого решения на макете, что позволяет применять технологию Интернета вещей при реализации подобных систем и разворачивать их работу на любой территории, в том числе и труднодоступных участках. Продемонстрирована сходимость результатов обученной нейронной сети с тестовыми множествами концентрации опасных веществ в воздухе. Практическая значимость. Система детектирования угроз по запаху может быть полезна как элемент комплексного решения по обеспечению безопасности людей на любой территории в зависимости от поставленных задач. Система детектирования опасных веществ по запаху доведена до макета, позволяющего обнаруживать такие угрозы как утечка бензола, бутана, метана, пропана и возгорание на ранней стадии.
1100
Предмет исследования. Рассмотреныэволюционные алгоритмы, использующие различные операторы мутации, которые могут быть эффективными на различных этапах оптимизации. Поставлена задача выбора наиболее подходящих операторов мутации в процессе оптимизации. Предложен адаптивный метод, выбирающий тот или иной оператор мутации с вероятностью, зависящей от значения функции приспособленности особи. Это свойство позволяет методу быть эффективным на каждом этапе оптимизации. Метод. В методе адаптивного выбора операторов мутации использованы алгоритмы искусственных иммунных систем, эффективные на начальном этапе оптимизации, и алгоритмы локального поиска, эффективные на заключительном этапе. Для анализа эффективности разработанного метода было проведено его сравнение с существующими методами на модельных задачах. Основные результаты. Разработан метод адаптивного выбора операторов мутации искусственных иммунных систем и локального поиска. Произведено экспериментальное сравнение эффективности предложенного метода с существующими аналогами. Исследование показывает, что разработанный метод эффективен при различных временных ограничениях и находит оптимальные решения задач в лучших, чем у аналогов, временных пределах. Практическая значимость. Предложенный метод позволяет разрабатывать алгоритмы, эффективные при решении динамических задач с оптимизируемой функцией, изменяющейся во времени. Примером такой задачи может служить задача о маршрутизации транспорта (англ. Pickup-and-Delivery Problem).

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

1107
Предмет исследования.В работе рассмотрены нелинейные статические и динамические связанные задачи электроупругости для электростатических (емкостных) преобразователей – датчиков и актуаторов, входящих в состав нано- и микроэлектромеханических систем различного назначения. Метод. Для решения указанных задач применен математический аппарат нелинейной механики и теории ветвления, а также современные численные методы, в том числе методы продолжения по параметрам решений нелинейных краевых статических и динамических задач математической физики. Основные результаты. Выполнено сравнительное исследование аналитических и численных методов решения нелинейных задач статики и динамики упругих элементов нано- и микросистемной техники. Для базовых дискретных (нелинейные осцилляторы) и распределенных (мембраны, пластинки) электромеханических моделей определены формы равновесия, их устойчивость и бифуркации во внешнем электростатическом поле различных конфигураций. Построены диаграммы ветвления в зависимости от характерных физических параметров. Рассмотрены связанные динамические задачи в переменных электрических полях. Практическая значимость работыобусловлена выявлением и качественным исследованием принципиально важных для приборостроения свойств (структура возможных положений равновесия, допускаемые значения физических параметров системы) и характеристик (спектральных, резонансных) упругих элементов различных современных и перспективных нано- и микроэлектромеханических систем. Примененные методы и математические постановки могут быть использованы при проектировании микромеханических акселерометров и гироскопов, микродатчиков давления, микронасосов, ультразвуковых преобразователей, высокочастотных переключателей, элементов оптических и телекоммуникационных систем, систем автономного энергоснабжения, а также биомедицинских приборов.
1116
Рассмотрен вариант технической реализации автоматизированной установки и алгоритмы ее функционирования для определения параметров пьезоактюатора. Оценка произведена по передаточной функции, представленной в форме линейной регрессии. В качестве производных использованы первые приближения. Для анализа результатов процедуры идентификации и определения параметров объекта использованы известные параметры пьезоактюатора. В первом способе на вход подавалось ступенчатое воздействие. На основе анализа полученных результатов сделан вывод, что для обеспечения погрешности меньше 1% необходимо производить измерения с частотой более 200 кГц. Освещены проблемы, связанные с проведением измерений в режиме реального времени и с обработкой больших объемов данных. Для улучшения качества процедуры предложено воспользоваться особенностью работы пьезоактюатора – возможностью непосредственного измерения ускорения, а также формированием широтно-модулированного сигнала переменной скважности для получения более информативного выходного сигнала. Сделан вывод, что применение метода наименьших квадратов совместно с широтно-импульсным входным воздействием и использованием акселерометра позволяет получить результаты с малой погрешностью оценок параметров даже при работе на частотах дискретизации порядка 20 кГц. При использовании встроенного пакета System Identification Toolbox происходит точное определение модели при работе на технически реализуемой в режиме реального времени частоте 20 кГц. В результате проделанной работы предложен вариант технической реализации установки и алгоритм функционирования. Обеспечивается схождение параметров с точностью до 0,5% при частоте измерения порядка 20 кГц, что позволяет осуществлять работу в режиме реального времени с использованием программного обеспечения MATLABSimulink Desktop Real-Time. 
1123
Исследованы задачи повышения технологической гибкости автоматизированных линий на примере автоматизации сборки линзовых микрообъективов. Рассмотрены особенности построения автоматизированной линии сборки микрообъективов и характеристики конструкции базового микрообъектива. Проанализированы и систематизированы габаритно-весовые параметры основных узлов базового микрообъектива. Отмечено, что существенное влияние на номенклатуру выпускаемой продукции автоматизированной линии и на ее технологическую гибкость оказывает конструкция универсальных захватов манипуляторов, взаимодействующих в процессе автоматизированной сборки с деталями и узлами микрообъективов. Рассмотрены конструкции известных промышленных захватов, выполнен анализ возможности их применения для автоматизированной линии сборки микрообъективов. В результате анализа предложены две альтернативные схемы построения универсального захвата. С целью сравнения двух предложенных вариантов использована разработанная и апробированная методика качественно-количественной оценки технических решений. Данная методика предназначена для специалистов-разработчиков механических систем, осуществляющих обоснованный выбор технических решений из ряда альтернативных, и направлена на повышение уровня качества проектируемых  технических изделий, закладываемых на этапах проектирования. По предложенной методике произведена качественно-количественная оценка двух предложенных вариантов захватов, на основании анализа которой предложен третий вариант построения универсального захвата. Предложена конкретная конструкция универсального захвата для автоматизированной линии сборки микрообъективов.
1133
Представлен новый метод повышения надежности системы безопасности (защиты от разгона) быстроходной паровой турбины. Повышение надежности достигнуто за счет использования интеллектуального мехатронного модуля с обгонной муфтой и увеличения числа проверок механического автомата безопасности по сравнению с существующим регламентом. Предложенная конструкция позволяет провести испытание системы безопасности увеличением частоты вращения на работающем в штатном режиме оборудовании, что кардинально отличается от аналогов. Использование предлагаемого решения позволило отказаться от существующей практики – разгона до максимально допустимой частоты вращения турбины, что, в конечном итоге, повышает срок ее эксплуатации. В отличие от аналогов, проверку можно проводить в автоматическом режиме без участия оператора. Представляется возможность использовать метод визуальной спектроскопии в качестве дополнительного инструмента, позволяющего обнаружить дефект, влияющий на производительность предлагаемой системы даже на работающей турбине. Аналогов такой системы, позволяющей выявлять дефекты до того, как будет проведена проверка механического автомата безопасности, в настоящее время не существует. Предлагаемое техническое решение в нынешних экономических условиях может служить хорошей альтернативой дорогостоящим электронным системам безопасности. В то же время задача по достижению требуемой надежности работы турбины будет решена.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

1140
Предложен новый метод оценивания числа вагонов движущихся поездов, основанный на использовании данных оптической когерентной рефлектометрии области прокладки железнодорожных путей. Оперативный контроль числа вагонов поездного состава составляет основу для эффективного решения задачи оперативного контроля целостности поездного состава, которая является одной из наиболее важных в комплексе проблем обеспечения безопасности железнодорожного движения. Предложенный в настоящей работе метод интуитивно понятен и легко реализуем на практике. Его высокая экономическая эффективность обусловлена отсутствием необходимости использования дополнительного оборудования кроме того, которое уже было инсталлировано в рамках обеспечения мониторинга на базе оптической когерентной рефлектометрии. Предложенный алгоритм основан на совместном использовании скрытой марковской модели и аналога метода Витерби, используемого для оценивания последовательности состояний скрытой марковской модели. Полевые испытания, проведенные в условиях реального железнодорожного перегона, доказали высокую практическую эффективность предложенного подхода.
1153
Приведен краткий обзор по теме экзоскелетов нижних конечностей, выпущенных до настоящего времени, с описанием их конструкционных и технологических особенностей, а также недостатков. Экзоскелет представляет собой устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций человека-оператора, увеличения силы его мышц и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса и приводящих частей. Экзоскелеты нижних конечностей разрабатываются учеными для поддержки людей, утративших частично или полностью работу нижних конечностей.История исследований и разработок этой области берет начало в 1960-х годах. За долгие годы учеными и исследователями всего мира был достигнут высокий прогресс. В условиях современного состояния науки и техники существуют различные стратегии и подходы к управлению экзоскелетами, однако сложно разработать тот подход, который наделит эти устройства сверхэффективностью и естественностью. В статье показаны проблемы, которые необходимо решить, и будущие тенденции в этой области.  Ключевым недостатком экзоскелетов долгие годы остается ограниченная доступность их использования широкому слою населения в связи с высокой стоимостью устройств. Остаются открытыми вопросы проектирования, безопасности, уменьшения конструкции и оптимизации. Поскольку эта технология является относительно развивающейся, данный обзор может помочь в проведении текущих исследований и составить рекомендации для проведения будущих разработок в области экзоскелетов нижних конечностей.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Мусалимов В. М., Паасуке М. ., Гапеева Е. ., Эрелине Я. ., Ерофеев М. А.
1159
Рассмотрены варианты построения математической модели движения нижней конечности опорно-двигательного аппарата человека. В качестве начальных условий использованы экспериментальные данные исследования ходьбы четырех участников эксперимента. Данные получены в лаборатории кинезиологии и биомеханики Тартуского университета Эстонии. В основу построения модели положены данные измерений кинематических параметров сгибания и разгибания в тазобедренном и коленном суставе. В частности, установлены соотношения частот колебательных движений сгибания и разгибания в тазобедренном и коленном суставе. Проведено исследование кинематики фазы контакта «носок–земля», что позволило выявить параметр константности, играющий определенную роль для модели системы с одной степенью свободы (в фазе отталкивания с опорой на передний отдел стопы), и модели системы с двумя степенями свободы (в фазе переноса). В расчетах учитывались упругие и упруго-вязкие модельные параметры.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

1167
Представлены экспериментально полученные зависимости оптических потерь и h-параметра двулучепреломляющего оптического волокна с оловянным покрытием от диаметра намотки. Оптические потери измерялись методом вносимых потерь,h-параметр измерялся методом скрещенных поляризаторов. Диаметр намотки менялся от 5 до 35 мм. Определен минимальный допустимый диаметр намотки исследуемого волокна для использования его в опорном плече интерферометрического датчика – 30 мм, при этом оптические потери равны 0,07 дБ на 1 м, h-параметр равен 50×10–4.
1171
Предложены схемы организации проведения проектных и производственных процедур на промышленных предприятиях при выполнении натурных испытаний с изделиями приборостроения. Предложена блок-схема алгоритма корректировки конструкторской, программной и технологической документации в жизненном цикле изделия. Определены процедуры, цифровизация выполнения которых позволяет автоматизировать процессы разработки и последующего сопровождения документации с целью перехода промышленных предприятий к работе в условиях цифровой экономики по принципам Индустрии 4.0. Показано, что эффект от внедрения передовых технологий в промышленность достигается за счет использования технологий Интернета вещей и технологий имитационного моделирования с цифровыми моделями изделий в составе автоматизированного рабочего места разработчика. Результаты работы могут быть использованы при разработке алгоритмов автоматизированного проектирования приборостроительного (машиностроительного) цифрового производства, функционирующего в условиях цифровой экономики Индустрии 4.0.
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика