Аннотации номера

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

757
Предмет исследования. Приведены теоретический и экспериментальный анализ зависимости погрешности определения координаты модулированного оптического сигнала в присутствии мощных фоновых засветок от величины взаимного сдвига двух вольт-амперных характеристик при использовании двойной синтезированной апертуры на позиционно-чувствительном датчике мультискан. Метод. Исследования проведены на специально созданной установке, позволяющей сканировать фоточувствительную зону позиционно-чувствительного датчика мультискан оптическим лучом, имитирующим мощную солнечную засветку. При этом измерялась погрешность определения координаты слабого модулированного оптического сигнала при различном взаимном положении сигнала и засветки, а также ее мощности. Основные результаты. Экспериментальные исследования подтвердили теоретические выводы. Показано, что использование двойной синтезированной апертуры на позиционно-чувствительном датчике мультискан с напряжением смещения вольт-амперной характеристики, равным 0,4 В, позволяет снизить на порядок ошибку определения положения слабого модулированного сигнала. Практическая значимость. Результаты исследования открывают возможность повышения точности позиционно-чувствительных систем для систем, работающих в условиях фоновых засветок, превосходящих уровень информационного оптического сигнала.
764
Предмет исследования.Разработана математическая модель оптического пробоя на каплях диэлектрической жидкости при воздействии на них импульсного лазерного излучения. Процесс рассматривается в несколько стадий: нагрев, испарение частицы, формирование парового ореола, ионизация парового ореола. На основе полученной математической модели проведены численные исследования для определения пороговых характеристик лазерного импульса. Основные результаты. Расчетным путем получены распределения давления, плотности и температуры в паровом ореоле частицы. Определено температурное поле около капли жидкости. Обнаружено, что при высоких значениях энергии в газовом пузыре создаются условия для термической ионизации газа и запуска электронной лавины, приводящей к образованию плазмы. За счет объемного тепловыделения капля перегревается и находится в метастабильном состоянии. Плазменное образование практически непрозрачно для излучения, что приводит к резкому росту температуры. В результате этого внутри капли происходит взрыв с образованием ударной волны, распространяющейся наружу. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для оценки работы мощных сканирующих лазеров (лидаров) в условиях наличия в атмосфере капель жидкости и других взвесей. Лазеры могут быть применены в системах пожарной и взрывобезопасной аэрокосмической техники. Сферой применения полученных результатов могут быть также системы лазерного зажигания и инициирования детонации.
773
Предмет исследования. Рассмотрено применение кватернионов для оптимизации параметров отражателей при автоколлимационных измерениях в сравнении с матричным методом. Приведены результаты компьютерных расчетов на кватернионных моделях, позволившие определить условия уменьшения погрешности измерения при наличии априорной информации о положении оси поворота. Рассмотрена практическая методика синтеза параметров тетраэдрического отражателя, использующая найденные соотношения. Метод. Первоначально полученные условияуменьшения погрешности измерения автоколлимационной системы определены с использованием матричного метода для задания углового положения объекта как совокупности трех эквивалентных последовательных поворотов относительно координатных осей. При реализации этих условий необходим неоднократный пересчет параметров ориентации между различными системами координат, что увеличивает трудоемкость и снижает результирующую точность автоколлимационной системы при практических измерениях. С использованием метода кватернионов, позволяющего анализировать изменение абсолютного углового положения в пространстве, находятся условия повышения точности вне зависимости от используемых систем координат.Основные результаты. Исследования на математической модели показали, что оптимальным по критерию уменьшения погрешности измерения является ортогональное расположение двух основных неизменных направлений тетраэдрического отражателя автоколлиматора при биссекторном расположении относительно них оси фактического поворота. Практическая значимость. На основе найденных соотношений между углами тетраэдрического отражателя и углами параметров его начальной ориентации разработана практическая методика синтеза отражающего контрольного элемента для автоколлимационных измерений в случае наличия априорной информации об оси фактического поворота при мониторинговых измерениях деформаций валов или трубопроводов.
МЕТОД ОЦЕНКИ ПАРАЗИТНЫХ ЭФФЕКТОВ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОМ ГИРОСКОПЕ Волковский С. А., Алейник А. С., Никитенко . ., Смоловик М. А., Погорелая Д. А.
780
Предмет исследования. Предложен оригинальный метод исследования паразитных эффектов в электрооптическом модуляторе волоконно-оптического гироскопа на основе специального модулирующего сигнала. Метод. Сущность предложенного метода заключается в модификации сигнала серродинной модуляции, в результате чего обеспечивается периодическое смещение сигнала разности фаз в максимум интерференции. В этом случае уровень интенсивности отражает влияние паразитных эффектов, степень проявления которых определяется последовательностью управляющих сигналов напряжения на модуляторе. Перебор комбинаций управляющих сигналов и регистрация соответствующих уровней интенсивности позволяет сформировать эмпирическую зависимость коэффициента паразитных воздействий и впоследствии использовать ее для компенсации. Основные результаты. Работоспособность предложенного метода продемонстрирована на программной модели волоконно-оптического гироскопа. Получены результаты применения метода на серийном образце прибора, их сравнение с результатами непосредственной оценки эффекта паразитной модуляции интенсивности свидетельствует об эффективности предложенного метода. Практическая значимость. Метод может быть использован в качестве диагностического инструмента для количественной оценки влияния паразитных эффектов в электрооптическом модуляторе волоконно-оптического гироскопа, а также для их последующей компенсации.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РОБОТОТЕХНИКА

787
Рассмотрено комбинированное управление в системах автоматического управ­ления траекторными перемещениями технологических объектов. Представлены результаты исследования обеспечения инвариантности системы по возмущающему воздействию на примере технологического ма­нипулятора, реализующего процесс гидрорезания нефтепроводов. В основу управления положена реали­зация положений четвертой модифицированной формы инвариантности с использованием методов само­настройки. Представлен анализ результатов, полученных с использованием двух способов коррекции. Сущность первого способа состоит во введении дополнительной составляющей в уже сфор­мированное управляющее воздействие и формировании ее канала. Основу второго способа составляет коррекция управляющих воздействий на стадии их формирования в устройстве управляющих воздействий. Результаты исследования показали высокую эффективность применения предложенных способов коррекции. Оба способа коррекции имеют примерно одинаковую точность. Показано, что кор­рекция в устройстве формирования управляющих воздействий является предпочтительной, так как не затрагивает свойств внут­реннего кон­тура системы. Показана необходимость применения звена с переменным коэффициентом передачи, значение которого определяется параметрами технологи­ческой траектории. Результаты работы могут найти практическое применение при повышении точностных характеристик систем автоматического управления технологическими манипуляторами траекторного типа.
796
Исследована проблема стабилизации мультироторного беспилотного летательного аппарата в условиях неучтенных возмущающих воздействий. Рассмотрен классический пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, показаны его недостатки – неспособность реагировать на изменяющиеся внешние условия и необходимость ручной настройки коэффициентов. Предложен метод настройки коэффициентов адаптивного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора на основе нейронных сетей. Описана структура нейронной сети, ее входные и выходные данные. Для создания адаптивной системы стабилизации мультироторного беспилотного летательного аппарата использованы нейронные сети с тремя слоями, обучаемые по методу обратного распространения ошибки. В результате работы нейронных сетей определяются коэффициенты для регулятора по каждому углу стабилизации. Рассмотрен метод обучения нейронной сети. Приведены графики переходных процессов на различных этапах обучения сети, в том числе с учетом внешних возмущений. Показано, что при достаточном количестве итераций обучения система отвечает требованиям по стабилизации аппарата. Приведенный метод настройки коэффициентов может быть использован в управлении беспилотными летательными аппаратами, оперирующими в условиях изменчивой внешней среды.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

801
Предмет исследования.Представлены результаты структурных и диэлектрических исследований пленок органического сегнетоэлектрика 2-метилбензимидазола (MBI). Метод. Пленки выращивались на металлических (золото, алюминий, платина) и диэлектрических (галлат неодима (NdGaO3), лейкосапфир (Al2O3), плавленый и кристаллический кварц (SiO2), германат висмута (Bi12GeO20)) подложках. Пленки получались двумя методами: нанесением на подложку раствора в этиловом спирте кристаллов 2-метилбензимидазола с последующим испарением спирта; возгонкой при температуре около 375 К при атмосферном давлении. Исследования кристаллографической ориентации выполнены с использованием рентгеновского дифрактометра «ДРОН-3», а блочная структура пленок определена с использованием поляризационного микроскопа «ЛабоПол-3». Слабосигнальный диэлектрический отклик получен с использованием цифрового измерителя LCR«MIT9216A», а сильносигнальный диэлектрический отклик – по схеме Сойера–Тауэра. Основные результаты. Показано, что полученные методом испарения пленки являются сплошными и текстурированными. Структура получаемой пленки зависит от концентрации раствора. Пленки могут состоять из блоков, представляющих собой расщепленные кристаллы типа сферолита. Компоненты спонтанной поляризации в таких пленках направлены как перпендикулярно плоскости пленки, так и в ее плоскости. Получены также структуры, состоящие из монокристаллических блоков, компоненты спонтанной поляризации в которых лежат в плоскости пленки. Размеры блоков составляют от нескольких единиц до сотен микрометров. Пленки, полученные методом возгонки, являются аморфными либо дендритными. Показано, что диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь полученных пленок возрастают при нагреве. В диапазоне температур 291–379 К наблюдаются петли диэлектрического гистерезиса. При увеличении температуры и неизменной амплитуде внешнего электрического поля остаточная поляризация возрастает и может достигать 4,5 мкКл/см2, а коэрцитивное поле не изменяется. Высказано предположение, что это явление объясняется увеличением числа кристаллитов с переключающейся поляризацией из-за уменьшения коэрцитивного поля при нагреве. Остаточная поляризация уменьшается с увеличением частоты переменного поля. Практическая значимость. Предложенный метод получения сегнетоэлектрических пленок характеризуется простотой и дешевизной. Пленки не содержат, в отличие от многих других сегнетоэлектриков, свинец и редкие металлы. Полученные пленки 2-метилбензимидазола обладают низкими значениями коэрцитивных полей. Результаты работы могут быть полезны разработчикам изделий электроники.
809
Предмет исследования.Приведены результаты исследования рамановских спектров и люминесценции в видимой области натриево-германатных стекол состава 49GeO2-13Na2O-27Yb2O3-11La2O3-0,25Er2O3. В стекло дополнительно вводились по 5 мол.% следующих компонентов: MgO, BaO, Al2O3, PbO, Nb2O5, TiO2, SiO2, P2O5с целью изучения влияния данных добавок на структуру стеклообразной матрицы и спектры антистоксовской люминесценции ионов эрбия. Метод. Спектры комбинационного рассеяния были записаны на спектрометре RenishawinViaRamanMicroscope. Источник возбуждения – гелий-неоновый лазер (λ = 633 нм) мощностью 50 Вт. Антистоксовская люминесценция ионов эрбия регистрировалась в спектральной области 450–750 нм (длина волны возбуждающего лазера 975 нм, мощность 1 Вт) при комнатной температуре. Основные результаты. Показано, что структура исходного стекла не меняется с введением Nb2O5, поскольку ниобий в любой координации играет сеткообразующую роль, строя с тетраэдрами [GeO4] единую смешанную сетку. Введение второго стеклообразователя P2O5 приводит к разрыхлению германатной основы за счет возникновения фосфатной подрешетки, что, в свою очередь, приводит к перераспределению относительной интенсивности ап-конверсионных полос люминесценции с максимумами на 540 и 670 нм по сравнению с исходным стеклом. При введении добавок PbO, MgO, Al2O3, TiO2возникает многоцентровость структуры. В случае добавки TiO2это приводит также к изменению относительных интенсивностей полос люминесценции эрбия.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

816
Предложенорешение проблемы интеграции геоконтекстной разметки открытых данных в платформе, использующей данные о местоположении(LBS-платформе)путем предоставления разработчикам  интерфейсов для запуска повторно используемых модульных инструментов импорта. Реализация предложенного метода выполнена в виде расширения к популярной LBS-платформе Geo2Tag. Метод позволяет удовлетворить требования разработчиков к подсистеме импорта: производительность импорта на уровне существующих запросов платформы, однотипное взаимодействие с импортированными объектами. Исходные коды или исполняемые файлы инструментов импорта могут быть размещены в открытом доступе для других пользователей LBS-платформы, что позволит обеспечить возможность повторного использования и создания библиотек импортеров. В качестве практического примера предложен плагин для импорта открытых данных из музейной информационной системы «Открытая Карелия», использующей Geo2Tag в качестве инструмента обработки геоданных. Проведенные нагрузочные тесты показали, что предложенный метод обеспечивает высокую производительность импорта при количестве параллельных задач импорта, меньшем или равном количеству ядер процессора устройства. Дальнейшее увеличение количества параллельных потоков приводит к значительному снижению производительности, которая, однако, остается достаточно предсказуемой. Разработанный метод применим для широкого класса LBS-платформ, так как он не содержит привязки к особенностям конкретных систем.Метод позволяет преодолеть проблему «холодного старта» сервисов и обеспечивает LBS-платформе и сервисам на ее основе значимое конкурентное преимущество.
823
Предмет исследования.Предложен алгоритм, позволяющий находить аномалии в поведении процессов операционной системы, вызванные исполнением ранее неизвестных участков кода программы. Алгоритм реализован в рамках системы обнаружения и подавления вредоносных программ КОДА. Предложена методика тестирования алгоритма, позволяющая уменьшить время тестирования и повысить его точность. Метод.Предложенный метод основан на построении модели здорового процесса по последовательностям системных вызовов, совершенных его потоками. Выбраны оценки схожести между произвольным процессом и моделью, которые позволяют свести задачу поиска аномалий к задаче классификации векторов. Для оценки точности алгоритма предложено оценивать точность классификатора методом перекрестной проверки. В качестве классификатора была выбрана нейронная сеть типа персептрон. Основные результаты. Разработана и реализована платформа для массового распределенного запуска экземпляров вредоносных программ в виртуальных машинах. Платформа реализована с использованием открытой библиотеки для организации распределенных вычислений BOINC. В качестве базы для тестирования использована академическая база вредоносных экземпляров, а также открытая база Malwr,содержащие 60 тысяч вредоносных программ. Из общей базы корректно отработали 33,13% программ. Составлена модель легитимных процессов, запущенных в течение получаса. Оценки поведения вредоносных программ в рамках этой модели записаны как вектора. Для классификации этих векторов произведен поиск наилучшей по точности нейронной сети. На основе перебора нейронных сетей с различными параметрами обучения и количеством нейронов на скрытом слое выбран наилучший классификатор, точность которого составила 91%. Практическая значимость. Результаты работы могут быть полезны при обнаружении вредоносных программ. Для работы алгоритма не требуется подключение к сети Интернет. Алгоритм позволяет находить как известные, так и новые угрозы.
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПОДДЕРЖКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ РЕЗЕРВИРОВАННЫХ СИСТЕМ Богатырев В. А., Кармановский Н. С., Попцова Н. А., Паршутина . С., Воронина . ., Богатырев С. В.
831
Предмет исследования. Исследованы вопросы эффективности многопутевой передачи копий запросов через сеть и их резервированного обслуживания без применения трудоемкого аналитического моделирования. Создана модель и средства поддержки проектирования высоконадежных распределенных систем на основе имитационного моделирования. Методология исследования. Формируется и анализируется эффективность множества вариантов организации обслуживания и доставки через сеть к серверам запросов. В том числе рассматриваются варианты, предусматривающие резервированное обслуживание и доставку через сеть к серверам копий запросов. Выбор вариантов организации распределения и обслуживания запросов осуществляется с учетом критичности запросов к времени их пребывания в системе. При этом запрос считается успешно выполненным, если хотя бы одна из его копий будет безошибочно доставлена в работоспособный сервер, готовый к обслуживанию поступающего через сеть запроса, если при этом она будет выполнена в установленный срок. Анализ эффективности вариантов резервированной передачи и обслуживания запросов выполняется на основе модели, построенной в среде имитационного моделирования AnyLogic 7. Основные результаты. Имитационные эксперименты, проведенные на основе предложенных моделей, показали эффективность резервированной передачи копий запросов (пакетов) к серверам кластера по нескольким путям с резервированным обслуживанием копий запросов группой серверов кластера. Показано, что такое решение позволяет увеличить вероятность безошибочного выполнения хотя бы одной копии запроса за требуемое время. Выполнена оценка эффективности уничтожения неактуальных копий запросов, находящихся в очередях узлов сети и кластера. Проанализированы варианты реализации в сети многопутевой передачи копий запросов к серверам кластера по непересекающимся путям, возможно, различным по числу входящих в их состав узлов. Практическая значимость. Предложенные имитационные модели могут быть использованы при выборе оптимальных проектных решений по организации резервированной передачи и обслуживания запросов, критичных к времени пребывания в инфокоммуникационной системе.
839
Предложена система управления движением беспилотных транспортных средств – агентов на перекрестке дорог. В отличие от известных решений, которые основаны на использовании полуавтономных систем управления, имеющих в составе центральный процессор, предложенный алгоритм базируется на принципах децентрализованного мультиагентного управления. Оптимальный план проезда перекрестка вырабатывается совместно всеми агентами, входящими в динамическую коллаборацию беспилотных транспортных средств при помощи методов оптимизации. В процессе обмена информацией о себе и окружающей среде агенты определяют такую последовательность проезда перекрестка всеми транспортными средствами, которая является оптимальной для заданного критерия. Проведенные эксперименты показывают, что этот протокол может значительно уменьшить задержку трафика по сравнению с традиционными системами управления дорожным движением. Эффективность предложенного алгоритма возрастает с увеличением плотности дорожного трафика. Отсутствие в составе системы управления критически важного объекта – центрального процессора – существенно снижает эффективность возможных сбоев и хакерских атак на систему управления перекрестком.
850
Рассмотрены вопросы защиты от несанкционированного доступа к данным, передаваемым между беспилотным летательным аппаратом и наземной станцией управления. Это связано с тем, что стандартные средства сетевой защиты не всегда обеспечивают должный уровень безопасности или не удовлетворяют ограничениям, связанным с особенностями беспилотных летательных аппаратов – относительно небольшим объемом вычислительных ресурсов бортового компьютера беспилотного аппарата,работой в режиме реального времени. В целях введения дополнительных мер защиты данных в работе предложено использовать шифр Вернама (одноразовый блокнот), сочетающий такие преимущества, как теоретически доказанная абсолютная криптостойкость, простота программной реализации, высокая скорость шифрования, а также малая нагрузка на процессор, что особенно важно для шифрования больших объемов данных, таких как видеоинформация.В рамках проведенных экспериментальных исследований для генерации одноразового шифроблокнотаиспользован способ получения псевдослучайной последовательности битов на основе криптографической гаммы блочного шифра ГОСТ 28147-89 в режиме гаммирования с обратной связью. Применение шифра Вернама предполагает уничтожение использованных страниц шифроблокнота. Для обеспечения этого требования и одновременной экономии памяти предложено выполнять замещение использованных страниц шифроблокнота шифротекстом.Это дает возможность использовать память, выделенную для шифроблокнота, не только для хранения ключевых последовательностей, но и для накапливания зашифрованных данных в памяти бортового компьютера. Реализация предложенного метода позволит повысить уровень защиты данных без привлечения значительной вычислительной мощности и большого объема памяти.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

КРИОГЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ Соловьев А. Н., Соловьев И. Н., Ившин К. А., Безымянных . О., Васильев А. А., Взнуздаев М. Е., Киселев С. С., Коченда Л. М., Кравченко . П., Коченда . О., Кравцов П. А., Трофимов В. А., Фотьев . В.
856
Предложена и реализована методика прецизионной криогенной калибровки датчиков температуры. Установка смонтирована на основе гелиевого криогенератора и позволяет осуществлять калибровку температурных датчиков различных типов в широком диапазоне температур, включая криогенную область (25–100 К). В качестве эталонного прибора в установке используется конденсационный термометр, в котором рабочими газами являются водород, неон, аргон и ксенон. Установка успешно применена для прецизионной (с точностью 0,1 К) калибровки платиновых термометров сопротивления типа Pt-100 для международных ядерно-физических экспериментов MuSunи PolFusion. Возможно применение установки для калибровки температурных датчиков других типов.
ЛАВИННЫЙ ПРОБОЙ p-n-ПЕРЕХОДА В ЗАДАЧАХ РАДИОТЕХНИКИ Шашкина . А., Кривошейкин А. В., Скворцов . Н., Воротков . М.
864
Представлены результаты исследования фрактальных свойств микроплазменного шума при лавинном пробое светодиода видимого диапазона спектра (длина волны λ= 660; 700 нм). Определен вид пробоя p-n-перехода в результате измерений вольт-амперных характеристик при комнатной температуре, температуре 100–105 °С и после остывания до комнатной температуры. Показано, что в большинстве образцов светоизлучающих диодов реализуется лавинный тип пробоя. Установлено, что в светоизлучающих диодах может реализовываться режим частичного лавинного пробоя, когда через прибор протекает небольшой ток в виде импульсов. При увеличении напряжения амплитуда импульсов растет, близко расположенные импульсы сливаются, а временные промежутки между ними сокращаются. Для объяснения экспериментальных результатов применены модель процессов, протекающих в микроплазме, и модель шумов частичного и развитого лавинного пробоя А.С. Тагера. В результате проведенного исследования выявлены ранее не описанные особенности микроплазменного шума. Показан фрактальный характер микроплазменного шума. В среде MATLAB реализован алгоритм вычисления фрактальной размерности. Обнаружена зависимость фрактальной размерности от приложенного к светодиоду обратного напряжения. Полученный фрактальный сигнал может быть использован в системах оптической связи для помехозащищенной и конфиденциальной передачи информации.
872
Предпосылкой к использованию методов интеллектуального управления, в том числе алгоритмов нечеткой (фаззи-) логики, служит происходящее во всех отраслях промышленности усложнение технических систем, параметры которых в процессе эксплуатации могут изменяться в довольно широких пределах. В работе приводится сравнительный анализ основных типов нечетких регуляторов прямого действия на примере системы управления скоростью вращения двигателя в электроприводе постоянного тока. Показаны характерные особенности построения данных типов нечетких регуляторов, с помощью имитационного моделирования приводится их сравнение с традиционным ПИ-регулятором, в том числе и в условиях неопределенности, выраженной в изменении приведенного момента инерции вала двигателя. В результате делается вывод о целесообразности использования нечеткого регулятора ПИД-типа. Приведенные в работе характерные особенности нечетких регуляторов могут быть обобщены как на более сложные системы управления электроприводами, так и на другие нелинейные системы, где требуется поддержание какого-либо параметра в заданном диапазоне.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

879
Изложена идея метода исследования иерархических многоуровневых маршрутизирующих систем, представляющего собой композицию методов теорий графов, надежности, вероятностей и др., применяемых для решения различных частных задач анализа и оптимизации, системно связанных и согласованных друг с другом через единое теоретико-множественное представление объекта исследования. В качестве иерархических многоуровневых маршрутизирующих систем рассматриваются инфраструктурные объекты (газо- и нефтепроводы, авто- и железнодорожные сети, системы энергоснабжения и инфокоммуникации), в которых реализуется распределение материальных ресурсов, энергии или информации с использованием иерархически вложенных функций маршрутизации. Для наглядности изложения теоретические конструкции рассмотрены на примере решения задачи определения вероятности работоспособного состояния конкретной инфокоммуникационной системы. Показана возможность конструктивного сочетания графового представления структуры объекта исследования и логико-вероятностного метода анализа его показателей надежности через единое теоретико-множественное представление его элементов и процессов, протекающих в них.
893
Для дендримеров в хорошем растворителе методом броуновской динамики изучено влияние  асимметрии ветвления на локальную ориентационную подвижность сегментов и связей. Рассмотрены «крупнозернистые» модели гибких дендримеров с различной симметрией ветвления, но одинаковой средней длиной сегментов. Рассчитаны частотные зависимости скорости спин-решеточной релаксации ядерно-магнитного резонанса [1/T1H(ωH)] для сегментов и связей, по-разному удаленных от концов. Показано, что после исключения влияния вращения дендримера как целого положения максимумов частотных зависимостей [1/T1H(ωH)] для сегментов одинаковой длины не зависят от их положения внутри дендримера как для фантомных моделей, так и для моделей с объемными взаимодействиями. Этот эффект не зависит от симметрии ветвления, но частотное положение максимума [1/T1H(ωH)] определяется длиной сегмента. Для связей внутри сегментов положения максимумов [1/T1H(ωH)] совпадают для всех рассматриваемых моделей. Таким образом, полученный ранее вывод о слабом влиянии объемных взаимодействий на локальную динамику в гибких дендримерах с симметричным ветвлением может быть обобщен и на случай дендримеров с асимметричным ветвлением.
903
Предмет исследования. Представлены результаты исследованиявозможности численного моделирования разрядов в газовых смесях в рамках современной модели нелокальной плазмы путем построения последовательности плазмохимических и численных моделей тлеющего разряда и сопоставления получаемых по ним результатов с экспериментом. Метод. Использован методсоздания серий поэтапно усложняющихся моделей. Его сущность заключается в расширении номенклатуры учитываемых элементарных процессов в нелокальной плазме тлеющего разряда в воздухе. Воздух рассматривается как смесь азота и кислорода при пониженных давлениях в условиях, удобных для экспериментальной проверки. Для каждой итерации схемы плазмохимических процессов построены соответствующие численные модели газоразрядной плазмы. С их помощью рассчитаны зависимости от давления электрических параметров разрядного промежутка. Расчетные зависимости сопоставлены с экспериментом и результатами предшествующих компьютерных моделей. Основные результаты.  Создана модель, обеспечивающая хорошее согласие с экспериментально полученными зависимостями падения напряжения на разрядном промежутке от давления газа в областях нормального и аномального тлеющих разрядов. С помощью уточненной модели подобрано оптимальное значение коэффициента вторичной электронной эмиссии с катода. Получены пространственные распределения внутренних параметров нелокальной плазмы (продольные и поперечные профили электрического потенциала, концентраций электронов и ионов, электронной температуры), подлежащие дальнейшей экспериментальной проверке. Практическая значимость.  Созданные модели перспективны для диагностики параметров и настройки свойств микроразрядов в воздухе. Полученные модели имеют множество потенциальных приложений, включая развиваемый метод электронной столкновительной спектроскопии (CES) газовых смесей.
917
Предмет исследования. Алгебраические байесовские сети относятся к классу вероятностных графических моделей, являющихся представлением баз знаний с неопределенностью. Отличительной особенностью алгебраических байесовских сетей является наличие глобальных структур, среди которых присутствуют первичная и вторичная, которые используются в различных видах логико-вероятностного вывода непосредственно, а также третичная и четвертичная, участвующие в задачах автоматического синтеза, идентификации свойств вторичной структуры и, опосредованно, в решении задач машинного обучения указанных сетей. Существующие алгоритмы изменения четвертичной структуры требуют ее полного перестроения при изменении первичной структуры. Эта особенность замедляет синтез глобальных структур, рассеивает внимание пользователя, вынужденного заново анализировать всю перестроенную структуру, а не концентрироваться лишь на тех изменениях, которые были непосредственно обусловлены ограниченной модификацией исходных данных, что снижает привлекательность алгебраических байесовских сетей как модели для обработки и визуализации данных в целом. Цель исследования. Работа направлена на локализацию изменений четвертичной структуры при добавлении и удалении вершины из первичной структуры или, иначе говоря, на обеспечение ограничения таких изменений лишь необходимыми из них за счет устранения недостатка существующих алгоритмов, выраженного в избыточном перестроении всей структуры. Для достижения поставленной цели решается задача инкрементализации алгоритма перестроения четвертичной структуры. Метод. Предлагаемый подход основан на свойствах инкрементализации алгоритмов, позволяющих сократить объем вычислений за счет использования результата, полученного на предыдущем шаге алгоритма. Все рассуждения, проводимые в работе, изложены на языке теории графов, чтобы использовать устоявшуюся систему терминов и классических результатов. Основные результаты. В работе представлены инкрементальный и декрементальный алгоритмы изменения четвертичной структуры при добавлении или удалении вершины из первичной структуры алгебраической байесовской сети, снабженные доказательством корректности и листингами. Приведенные в работе алгоритмы строятся на основании полученных ранее инкрементальных алгоритмов для третичной структуры. Также в работе проводится подробный анализ множества сепараторов на каждом этапе работы алгоритмов. Теоретическая и практическая значимость. Полученные алгоритмы развивают теорию глобальных структур алгебраических байесовских сетей, в частности, и теорию вероятностных графических моделей в целом. Кроме того, они создают задел для поиска инвариантного представления системы связей внутри алгебраической байесовской сети в отличие от существующего подхода, при котором эти связи выражены во вторичной структуре, которая может оказаться не единственной даже при фиксированной первичной структуре. Исключение манипуляций с множеством вторичных структур заметно упростит и сделает обозримой визуализацию такого сложного объекта, как алгебраические байесовские сети, и, возможно, улучшит вычислительные характеристики алгоритмов логико-вероятностного вывода в сети, а также позволит переформулировать задачи машинного обучения алгебраических байесовских сетей, исключив из них необходимость синтеза множества разных объектов сложной структуры с фактически одинаковой семантикой. Также можно ожидать, что полученные инкрементальные алгоритмы ускорят вычислительные процессы по перестроению и анализу свойств всех четырех глобальных структур алгебраических байесовских сетей.
928
Предлагается метод идентификации осевого момента инерции тела на маятниковой системе на реверсивно-симметричных вращательных движениях на примере маятника Шмидта с вязким трением в подшипниках. Используемое тестирующее движение системы состоит из свободного замедленного замеряемого вращательного движения на угловом интервале и обратного ускоренного симметричного управляемого движения на том же угловом интервале. Маятник состоит из стержня с закрепленным на конце маломощным управляемым электродвигателем постоянного тока с маховиком, ось вращения которого параллельна оси вращения маятника. Углы поворота и угловая скорость измеряются энкодерами. Используется энергетический метод и управление, заключающееся в изменении режима работы электродвигателя при помощи маховика. Получена расчетная формула для момента инерции тестирующего тела и математическая модель системы с робастным законом управления электродвигателем. Симметричность двух движений обеспечивается неравномерным управляемым вращением маховика. В результате исключается влияние диссипативных факторов на измерение. Проведенное моделирование динамики маятниковой системы подтверждает высокую точность метода. Результаты могут быть использованы для идентификации инерционных параметров сложных механических систем в условиях действия сопротивления среды, диссипативных и других сил.
936
Приведены результаты моделирования динамики гидростатического подшипника шпиндельного узла серийного гибкого производственного модуля ЛР400ПМФ-4, имеющего дроссельную систему управления. Показана необходимость повышения динамического качества системы автоматического регулирования гидростатического подшипника с использованием корректирующих средств в виде RC-цепей. Отмечены особенности выбора параметров коррекции, связанные с наличием перекрещивающихся связей в структуре системы автоматического регулирования. Разработана структурная схема системы автоматического регулирования гидростатического подшипника в рабочем поле Simulinkи циклический алгоритм программы определения параметров RC-цепи, реализованной в пакете MATLAB, с учетом тепловых процессов, характерных для чистовых режимов резания. Представлен метод выбора параметров коррекции на основе градиента запаса устойчивости по фазе с определением динамического качества системы автоматического регулирования, выполнены исследования возможностей его оценки при использовании в качестве гидроемкости RC-цепи стандартного металлического сильфона. Сформированы рекомендации для выбора сильфона и проверки показателей динамического качества по переходным процессам, расчет которых проводится с помощью разработанных для MATLABсоответствующих программ. Приведены примеры графиков градиента запаса устойчивости по фазе с выделением различных областей динамического качества гидростатического подшипника для различных частот вращения шпинделя и описанием процедуры использования функции datacursorпанели инструментов MATLAB. Показано, что при введении коррекции улучшение динамики гидростатического подшипника на малых нагрузках, характерных для чистовых быстроходных технологических операций, сказывается на снижении динамических показателей для больших нагрузок при меньших частотах вращения шпинделя.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ

946
Предмет исследования.Предложена модель принятия решений для информационно-образовательных систем. Проведено исследование многокритериальной модели, которая учитывает знание, реакцию, а также сомнение. Метод. Модель освоения пользователем материала строится на основе идентификации персональных свойств при работе с системой. В результате отслеживания персональных свойств в системе для каждого пользователя  формируется образ, который может использоваться как средство идентификации его состояния: уровень знаний, доля ошибки, информационный почерк и т.д. При регистрации пользователь проходит входное тестирование. Многокритериальные результаты тестирования автоматически сохраняются в персональную базу данных пользователя (матрицу агента) и учитываются для психологического комфорта, формирования следующего контента системы, управления уровнями знаний, принятия решения при работе с системой. Предложенный метод дает более ясную и прозрачную ситуационную картину для объективного принятия решения. Основной результат. Внедрение многокритериальной модели принятия решений способствует повышению качества дистанционного образования. Также метод дает возможность уменьшить вероятность угадывания правильного ответа, что повышает объективность оценки уровня знаний в системах диагностики для управления процессом обучения по дистанционным технологиям. Практическая ценность. Полученные теоретические результаты использованы в системах обучения на основе многокритериальной модели принятия решений. Предлагаемая модель приводит к увеличению среднего балла примерно на 0,3–0,4 балла и сокращает время на обучение в полтора – два раза.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

952
Рассматривается задача вычисления оценок координат цветности вершин треугольника цветового охвата дисплеев с максимальной площадью цветовоспроизведения. Исходными данными для оценки являются табулированные данные о форме спектрального локуса, интерполированные сплайнами Безье. Результатом исследования являются координаты цветности вершин треугольника цветового охвата максимальной площади, заданные на цветовом графике по стандартам Международной комиссии по освещению.
956
Исследованы методы анализа представленности наборов генов, широко применяемые для анализа экспрессии генов. Рассмотрена задача кумулятивного вычисления статистики представленности. Для решения этой задачи предложен алгоритм, основанный на применении корневой эвристики. Найдена асимптотическая оценка на время работы алгоритма. Практическая реализация предложенного алгоритма показала ускорение на порядок по сравнению с «наивным» алгоритмом на типичных размерах входных данных. Применение предложенного алгоритма может значительно ускорить выполнение анализа представленности.
960
Приведены результаты разработки вероятностной поведенческой модели вычислительной сети. Представлен способ моделирования состояния системы, начиная непосредственно с момента атаки. Для описания угроз подобран набор из соответствующих типов математических моделей процессов. Предложена модификация теории деревьев атак – вероятностные деревья атак, описывающие пути достижения целей злоумышленниками и позволяющие вычислять вероятности реализации различных угроз. Предложенный метод позволяет с помощью моделирования поведения системы производить оценку уровней рисков и защищенности исследуемых вычислительных сетей.
963
Представлена модель управления информационной инфраструктурой малой педагогической системы с применением в ее составе виртуальных машин. В рамках модели управления определены частные модели параметров педагогической системы, обосновано применение модели рисков и возможность использования технической модели качества программного продукта. При описании жизненного цикла управления инфраструктурой выделены ключевые события – точки принятия решения. Предложен ряд методов и алгоритмов, поддерживающих принятие решения в рамках малой педагогической системы. Для иллюстрации применимости сформированных решений представлены основные результаты экспериментов.
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика