Научный архив: статьи

Темой исследования является анализ проблемы транспортного обслуживания пунктов с необорудованным берегом, расположенных в большинстве на побережье арктических морей и Дальнего Востока, которая является актуальной на протяжении нескольких десятилетий. Отмечается, что в отличие от обычной практики грузовых операций у причалов и на рейде в условиях необорудованного берега погрузка / выгрузка зачастую осуществляется в условиях касания судном грунта, при этом имеет место повреждение корпуса судна, а иногда в аварийной ситуации для спасения экипажа и судна необходима принудительная посадка судна на мель. Отмечается, что вследствие этого необходимо наличие системы предварительной оценки контактных условий при частичной посадке судна на грунт. В статье представлена математическая модель для жесткого корпуса судна, садящегося на мель, при этом проникновение в грунт малό по сравнению с возвышением носовой части (судно рассматривается как упругий брус). Показано, что первый контакт между носовой частью судна и грунтом приводит к высокому пику нагрузок, затем судно продолжает частичное скольжение вверх по уклону. При этом силы инерции в качестве аппроксимации рассматриваются как малые по сравнению с силами реакции грунта и гидростатическими силами. Помимо силовых воздействий учтены динамические характеристики конструкции прогибающегося корпуса. Полученное решение системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих движение судна при посадке на мель, включает продольную, вертикальную и наклонную составляющие. Предложенное решение позволит рассчитать контактные усилия, возникающие в момент соприкосновения корпуса с грунтом, с учетом ударной нагрузки и особенностей конструкции судна.

В статье раскрывается содержание основных принципов проблемно-ориентированного моделирования в исследовании интегрированной автоматизированной системы управления запасами и транспортно-технологическими процессами. Рассматриваются один из методологических аспектов создания автоматизированных систем моделирования: концептуальная математическая модель анализа и нормирования технико экономических показателей, а также функционирование систем материально технического обеспечения: моделирование системы (поставка - транспорт). Решены задачи взаимодействия и взаимосвязей, оптимизации ресурсопотоков, повышения эффективности принятия управленческих решений. Показано, что моделирование потоков ресурсов предусматривает корректировку путем итеративного перераспределения межрегиональных и внутрирегиональных поставок по поставщикам и потребителям. Отмечается, что совмещение номенклатурных позиций в одну поставку ведет к экономии издержек формирования запасов за счет уменьшения числа заказов. Подчеркивается, что для создания эффективных автоматизированных систем управления необходимо подробно исследовать первичный объект - непосредственно систему материально-технического обеспечения. Создание прикладного математического и программного обеспечения является перспективным направлением решения этой проблемы и развития его как системы автоматизированного моделирования. В связи с этим при создании таких автоматизированных систем управления наиболее целесообразным является использование модельно-ориентированного подхода, основанного на принципах системного анализа, стандартизации, классификации и модульности. Показано, что использование проблемно-ориентированного подхода при создании автоматизированной системы моделирования позволяет снизить трудоемкость ее разработки и реализации, обеспечить возможность не только унифицировать алгоритмы решения задачи, но и применить стандартные методы обработки результатов экспериментов.

Темой исследования являются все более востребованные в настоящее время для безопасной морской деятельности системы динамического позиционирования и низкоскоростного маневрирования.

Отмечается, что широкое применение системы динамического позиционирования находят не только в нефтегазовой промышленности, но также и на судах снабжения, баржах и буровых установках, океанских лайнерах и грузовых судах.

Разработка и анализ систем управления для эффективной работы системы управления судном с динамическим позиционированием требует использования его математической модели, на основе которой производится исследование синтезированных систем управления.

В статье предлагается для моделирования общая структура системы управления судна с динамическим позиционированием. Система управления представлена совокупностью объекта управления (в данном случае морского судна), задающего устройства, устройства управления (контроллера), а также информационно-измерительной системы.

В статье рассмотрена математическая модель плоскопараллельного движения судна, описывающая движение судна в трех обобщенных координатах: поступательное продольное движение, боковой снос и рыскание. В качестве примера рассмотрены два типа судов с различными движительными системами: суда, оснащенные двумя кормовыми азимутальными винторулевыми колонками и носовым туннельным подруливающим устройством, и аналогичные суда, оборудованные носовой винторулевой колонкой. Упоры, формируемые движительными устройствами судов, определяются посредством связи с обобщенными силами и моментами через матрицу тяги для соответствующей кинематической схемы.

Приведенные движительные схемы обеспечивают возможность удержания судна в режиме динамического позиционирования. Описание математических моделей представлено в виде векторно-матричных нелинейных дифференциальных уравнений. Используемый для представления математических моделей судов математический аппарат позволяет использовать модели для синтеза и моделирования систем управления.

Приведены структура программной реализации системы управления, выполненная в среде Matlab, описание разработанных модулей и результаты моделирования.

Представлены результаты статистического моделирования микрогеометрии поверхности, полученные при экспериментальном исследовании влияния технологических условий чистовой и получистовой токарной обработки. Целью исследования было выявить перечень элементов режима резания и других технологических условий обработки, в наибольшей степени определяющих состояние обработанной поверхности. Исследовано влияние технологических условий обработки при продольном наружном чистовом точении заготовок из углеродистой стали в состоянии нормализации. В качестве технологических условий рассмотрены глубина резания, скорость продольной подачи, скорость резания. При построении статистических регрессионных моделей учтено попарное взаимовлияние исходных независимых технологических факторов. Для оценки статистической значимости технологических условий обработки и их условных взаимодействий применен критерий Стьюдента. Статистическая достоверность (адекватность) моделирования оценена по критерию Фишера. Погрешность моделирования определена средним абсолютным значением относительной погрешности в сравнении с экспериментальными данными. Выбрана рациональная математическая спецификация регрессионной модели. Критерии выбора: минимальная относительная погрешность и максимальная статистическая адекватность модели. В соответствии с критериями адекватности и минимальной погрешности моделирования, а также в силу традиционных в технологическом проектировании представлений обосновано применение степенной функции нескольких переменных в качестве модели процесса формирования шероховатости.

В данной работе представлен новый лазерный комплекс, основанный на использовании шестилучевого газоразрядного лазера, который обеспечивает высокую степень универсальности и отличные потребительские характеристики, особенно важные при мелкосерийном производстве. Основу лазерного комплекса составляет газоразрядный лазер, состоящий из шести автономных лазеров (трубок, заполненных смесью углекислого газа, гелия и азота). В комплексе предусмотрено автономное управление мощностью излучения каждого из шести лазеров. С целью обеспечения высокого качества выполнения лазерных технологических процессов при многолучевой обработке в комплексе предусмотрено автоматическое управление температурой, положением лазерных пятен в зоне нагрева обрабатываемой поверхности, а также пространственным положением объекта обработки с организацией обратных связей по указанным параметрам. Для этого комплекс оснащен совокупностью датчиков, контроллеров и других компонентов, обеспечивающих автоматическую подготовку управляющих программ и управление процессами выполнения разнообразных лазерных операций. В лазере предусмотрен управляемый телескоп, включающий набор плоских, вогнутых и выпуклых зеркал. Вогнутые зеркала могут перемещаться посредством управляемых контроллером приводов микроперемещений по двум ортогональным координатам. Для разработки программного обеспечения телескопа создана его математическая модель в векторно-матричной форме.

Рассматриваются имитационные модели интеллектуальных экстраполяторов, использующие многочлены Чебышева, ортогональные на множестве равноотстоящих точек. Показана актуальность использования интеллектуальных экстраполяторов в системах автоматического управления и предиктивной диагностики. Приведены результаты имитационного моделирования погрешностей прогноза и рекомендации по выбору параметров экстраполяторов.

Согласно стратегии развития железнодорожного транспорта России, к 2030 г. общая протяженность линий со скоростями более 160 км/ч, составит почти 11 тыс. км. Организация движения поездов до 400 км/ч требует новые нетрадиционные технические и теоретические основы базовых решений при построении, обеспечении комфортного и безопасного движения поездов устройствами инфраструктуры.

Цель исследования - разработка многофакторной модели для оценки эффективности мер импортозамещения на основе локализации производства в условиях глобальной экономики. Модель направлена на комплексную оценку влияния экономических, социальных, технологических и геополитических факторов на успешность процессов смены иностранных поставщиков на отечественных производителей. В последнее десятилетие введение экономических санкций актуализировало потребность в эффективных мерах поддержки отечественных производителей и минимизации зависимости от внешних поставок. Однако существующие подходы к оценке эффективности этих мер носят фрагментарный характер, недостаточно детализированы или не учитывают многовариантность влияющих факторов внешней и внутренней среды. В работе проведена систематизация существующих методов оценки, выявлены их преимущества и недостатки, а также определены ключевые факторы, оказывающие влияние на эффективность импортозамещения на основе локализации. На основе этих факторов предложена математическая модель с использованием весовых коэффициентов для каждого параметра. Применение нормализованных показателей обеспечило возможность корректного учета разнородных параметров. Математическая модель носит прикладной характер и может быть использована предприятиями для формирования долгосрочных стратегий импортозамещения и оптимизации производственных процессов.

Описана математическая модель расщепления, основанная на фундаментальных свойствах нормального распределения. Предложены классификация расщеплений и их соотнесение с методикой исследования, ориентированной на преимущественное использование количественных (измеряемых) признаков. Описан алгоритм последовательного разделения би- и мультимодальных выборок на отдельные группы с применением свойства симметрии нормального распределения. Представлен метод балансировки групп, повышающий точность деления исходной выборки и унифицирующий подсчет количества объектов в группах. Продемонстрирована применимость описываемого метода к сложным распределениям различного вида, обеспечивающая определение формулы расщепления для выявленных групп. Приведены сведения о доступе к исполняемому модулю и исходным текстам специально разработанного инструментального средства.

Настоящая работа посвящена исследованию гелиевой проницаемости полых стеклянных кремнезёмных микросфер. Для проведения исследования был подготовлен экспериментальный стенд для получения кинетических сорбционных кривых для гелия при заданных значениях давления и температуры. В ходе согласования экспериментов и анализа сорбционных кривых гелия кремнезёмных микросфер в диапазоне температур 21.5-110.0 ◦C с помощью дискретного метода были получены параметры проницаемости: характерная проницаемость и удельный сорбционный объём. Предложен новый непрерывный метод для определения распределения микросфер по характерным проницаемостям на основании решения обратной некорректной задачи для интегрального уравнения. Полученные значения удельного сорбционного объёма хорошо согласуются с результатами, полученными с использованием ранее разработанного дискретного метода.

Введение. Актуальность исследования определяется особенностями конструктивных и организационно-технологических решений, формируемых в процессе разработки современных строительных проектов, заключающимися в использовании ограниченного состава технологических ресурсов (строительных материалов, машин и оборудования), обуславливающего дискретность значений характеристик вышеупомянутых решений.
Цель исследования - разработка инструментальных средств для обоснования комбинации стандартных значений характеристик материалов, используемых для устройства слоев ограждающей конструкции, с применением средств квадратичной оптимизации.

Материалы и методы. Разработаны математические модели оптимизации толщин материалов, используемых в качестве слоев ограждающей конструкции в составе жилого здания, базирующиеся на дискретных и бинарных неизвестных переменных, а также на критериях средневзвешенной (по толщине слоев) температуры, общей толщины и сопротивления теплопередаче конструкции. Математические модели имеют квадратичную структуру целевой функции и линейную структуру непрямых ограничений, однако наличие ограничений дискретности (бинарности) неизвестных переменных существенно затрудняет процесс реализации моделей ввиду отсутствия подходящих стандартных (доступных в современных программных средах математического моделирования) вычислительных алгоритмов. В этой связи принято решение разработать пользовательский вычислительный алгоритм, заключающий в себе преимущества метода ветвей и границ, используемого для определения оптимальных значений неизвестных переменных, в отношении которых заданы требования дискретности или бинарности, а также метода внутренней точки, применяемого для установления оптимального решения модели квадратичной оптимизации без учета вышеупомянутых требований.

Результаты. Разработанные математические модели реализованы с использованием предложенного вычислительного алгоритма на практическом примере для решения задачи обоснования комбинации стандартных значений характеристик материалов в отношении рассматриваемой ограждающей конструкции. Полученные результаты позволили сформировать зависимости значений отдельных теплотехнических показателей конструкции от требуемого значения ее толщины.

Выводы. На основе анализа результатов реализации разработанных математических моделей с использованием предложенного вычислительного алгоритма на практическом примере сделан вывод о высокой практической значимости вышеупомянутых инструментальных средств.

В статье рассмотрена математическая модель интервального измерения траекторной скорости доплеровским радиолокационным устройством. Проведен ее анализ и определены основные параметры и характеристики, влияющие на точность. Выявлена зависимость относительных ошибок при различных наклонных дальностях измерения. Построена аддитивная математическая модель относительной ошибки измерения траекторной скорости. Проверена корректность модели на экспериментальных данных. Для получения доплеровского сдвига частоты предложено радиолокационное устройство ближнего действия с двойным преобразованием частоты, которое обладает повышенной чувствительностью по сравнению с устройством с прямым преобразованием.