Целью работы являлось комплексное изучение природы изнашивания трущихся поверхностей.
Методы. Изнашивание трущихся поверхностей деталей всегда сопряжено с протеканием в них сложных физико-химических процессов. Материал, качество обработки трущихся поверхностей, характер контакта и скорости их перемещения относительно друг друга, вид и значения нагрузки, виды трения и смазки, качество смазочного материала, а так же наличие третьего тела между рассматриваемыми поверхностями и некоторые другие факторы оказывают колоссальное влияние на скорость изнашивания. В ГОСТ 27674-88 приведено классическое определение изнашивания, в соответствии с которым, ключевой причиной изнашивания является разрушение кристаллической решетки твердого тела, вследствие потери ее прочности, на фрагменты (блоки или частицы) определённой размерности с их последующим удалением из зоны контакта трибоповерхностей. Однако детальный механизм отделения материала с поверхности трения далеко не ясен и не проработан с позиций классического материаловедения. Предложена новая концепция природы трения и изнашивания. Кристаллическая решетка любого металла, а тем более сплава, есть анизотропная среда и эта анизотропность значительно усиливается на масштабе кристаллической структуры сплава, поскольку ориентация кристаллической структуры внутри каждого зерна разнонаправлена. Следовательно, напряженно-деформированное состояние структуры в поверхностном слое трибосопря-жения необходимо оценивать с позиций анизотропности среды.
Результаты. Для оценки влияния на процессы изнашивания были исследованы следующие факторы: нагрузочно-скоростные; физико-механические; структурные; теплофизические. Разработана оригинальная методика определения интенсивности изнашивания, позволяющая оценить и прогнозировать долговечность конкретного узла трения. Сравнение с экспериментом показало удовле-творительную сходимость в данном диапазоне изменения факторов, влияющих на процесс изнашивания.
Заключение. Природа изнашивания заключается в наличии напряжений в материалах контактирующих поверхностей, которые стремятся избавиться от них диспергированием отдельных частиц различной размерности, приближаясь к минимуму производства энтропии.

Целью исследования является выявление зон вихреобразования в модифицированном гофрированном канале пластинчатого теплообменника с помощью компьютерного моделирования для увеличения интенсификации теплообменного процесса.
Методы. Пластинчатые теплообменники имеют компактную конструкцию, что позволяет существенно сэкономить место на производственных площадях и облегчить монтаж и демонтаж оборудования. В соответствии с целью данной работы нами решалась задача создания искусственной турбулизации потока для увеличения теплотехнических характеристик. Для реализации поставленной задачи разработаны пластины, имеющие специальную геометрию, которая создает турбулентный поток жидкости в каналах между пластинами и увеличивает коэффициент теплоотдачи. Это позволяет достигать более высокой эффективности теплообмена при той же площади обмена, что снижает затраты на оборудование и эксплуатацию.
Результаты. Результатом данной работы является реализация компьютерной модели модифицированного гофрированного канала для визуальной оценки вли яния искусственно созданных турбулизаторов на степень вихреобразования.
Заключение. Внедрение пластин, основная теплообменная часть которых содержит технологические лунки сферической формы, позволяет увеличить эффективность теплообменного процесса за счет роста коэффициента теплопередачи. Кроме того, увеличение коэффициента теплопередачи будет способствовать снижению металлоемкости и стоимости теплообменного оборудования.

Цель исследования: формирование банка моделей для осуществления имитационных экспериментов по оценке и прогнозированию значений концентрации парниковых газов в приземном слое атмосферы территории на основе аппарата искусственных нейронных сетей и ГИС-технологий. Рассматривается влияние повышенной концентрации диоксида углерода в приземном слое атмосферы на рост и развитие сельскохозяйственных растений, а именно на изменение фотосинтетической активности, уровня минерализации гумусового слоя почвы, что влияет на урожайность культур. Особенности сельскохозяйственного производства определяют актуальность создания и внедрения новой интеллектуальной технологии, которая обеспечит возможность выявления оптимальных параметров растениеводства.
Методы. Формирование обучающей выборки для нейронной сети осуществлялось за счет численных экспериментов и методов математического моделирования. Для выбора лучшей топологии нейронной сети по прогнозированию концентрации парниковых газов на рассматриваемой территории были проведены эксперименты, которые позволили выявить среднеквадратическое отклонение и относительную погрешность. Для оценки прогностических способностей моделей были проведены натурные эксперименты по замерам концентраций CO₂ в приземном слое атмосферы на сельскохозяйственных территориях Белгородской области.
Результаты. Был разработан программный инструментарий, который позволяет визуализировать рассеивание и накопление парниковых газов в приземном слое атмосферы. Это позволяет проводить имитационные эксперименты, необходимые для определения территорий, которые находятся под воздействием техногенных источников. Была проведена оценка фотосинтетической активности растений на выбранной территории, что позволяет сформировать дальнейшие рекомендации по эффективному использованию сельскохозяйственной территории, направленные на повышение урожайности культур.
Заключение. Были рассмотрены парадигмы нейронных сетей, проведены эксперименты по выявлению лучшей топологии. Разработан программный инструментарий, позволяющий визуализировать рассеивание и накопление парниковых газов в приземном слое атмосферы для лиц, принимающих решения. Проанализированы воздействия техногенных факторов на фотосинтетический аппарат сельскохозяйственных растений, на основании которых сформулированы выводы и практические рекомендации по выращиванию сельскохозяйственных культур.

Цель исследования. При проектировании новых и модернизации существующих систем управления процессом вытягивания полимеров важную роль играет решение задач создания математических или имитационных моделей и синтеза алгоритмов управления, обеспечивающих снижение доли ручного труда. В статье приведен обзор подходов к разработке и моделированию систем автоматизированного управления экструзионными технологическими линиями производства изделий из полимеров. Рассмотрена возможность разработки и моделирования многомерной системы управления процессом вытягивания вспененного полистирола на основе пакета математического анализа Matlab. Актуальность темы исследования связана с тенденцией роста рынка потребления и реализации управления в условиях создания более сложных форм упаковки из полимеров.
Методы. Для разработки системы управления и ее анализа применены основы теории многомерных систем в задачах управления, теории переработки пластических масс, методы компьютерного моделирования систем управления.
Результаты. В статье представлен алгоритм управления процессом формования и его реализация в среде Simulink. Приведены и проанализированы графики изменения скорости вытягивания и скорости намотки, изменения толщины и натяжения полотна во времени. Представлена схема автоматизации технологической линии на основе разработанного алгоритма.
Заключение. Результаты тестирования модели показывают, что применение математического моделирования системы управления вытягиванием полотна пенополистирола возможно для решения вопроса повышения эффективности производства на действующем оборудовании, что и позволит приблизить их характеристики к новым технологическим линиям, оставив механическую часть без изменений. Значимость работы обусловлена тем, что применение современных систем управления позволяет улучшить качество изготавливаемой продукции, снизить расход сырья. Материалы и методики исследования могут быть применены при разработке проектов для других установок, например при производстве оптического полотна.

Цель исследования. В статье исследуются особенности синтеза специализированных устройств, выполняющих контроль целостности и аутентичности отдельных информационных блоков на основе CBCкодов. Рассматриваются подходы, имеющие своей целью снижение вычислительных и ресурсных затрат при выполнении таких процедур. Формулируются зависимости между показателями функционирования и требованиями по объёму внутренней памяти специализированных вычислителей, обрабатывающих данные в режиме CBC.
Методы. Реализация процедур аутентификации источника данных с использованием кодирования в режиме сцепления отдельных блоков данных является действенным методом повышения достоверности в условиях ограниченного размера проверяемых аутентификационных последовательностей. В то же время её реализация в приёмниках требует создания специализированных вычислителей, обрабатывающих возникающие при декодировании данных древовидные структуры, состоящие из отдельных блоков данных. Для снижения ресурсных и вычислительных затрат при обработке таких структур используется косвенная адресация, при которой данные блоков хранятся в оперативной памяти, а их адреса – в высокоскоростной регистровой памяти самого вычислителя.
Результаты. Создана модель косвенной адресации блоков данных в оперативной памяти. Указатели на блоки хранятся в отдельной регистровой памяти, и каждый указатель размещён в соответствии с декодированным порядковым номером блока в последовательности. Каждый адрес блока в оперативной памяти дополняется множеством указателей на последующие блоки в ветвях древовидной структуры. Созданная математическая модель позволила оценить размер в битах всех задействованных указателей и их число, что позволило определить потребность вычислителя, выполняющего обработку древовидной структуры, в регистровой памяти.
Заключение. В работе показано, что использование комбинации матричной и списочной организации хранения адресов блоков позволяет снизить потребность в регистровой памяти вычислителя на 50 – 60%. При этом вычислитель может обрабатывать древовидную структуру информационных блоков с использованием высокопроизводительных итерационных алгоритмов, что было бы невозможно при использовании исключительно списочной организации хранения адресов.

Целью исследования является модификация метода выборки по значимости Коула для поиска треппинсетов (Trapping Sets) в LDPC-коде, позволяющая ускорить их поиск.
Методы. Коул предложил метод поиска треппин-сетов в LDPC-коде путем использования метода выборки по значимости - метода Монте-Карло со смещенной оценкой, провоцирующего отказ алгоритма декодирования в узлах, потенциально содержащихся в треппин-сетах. Его метод позволяет ускорить исследование эффективности LDPC-кодов средней длины в области больших SNR. Модифицированный метод использует свойства автоморфизмов графов Таннера, позволяющие исключить из перебора значительное число символьных узлов. Также модифицированный метод предусматривает упорядоченный перебор по подграфам, содержащим циклы.
Результаты. Предложенный метод позволил ускорить поиск треппин-сетов в PEG(1008, 504) LDPC-коде Маккея в 5027 раз по сравнению с методом Веласкеса-Субрамани, в 43 раза быстрее по сравнению с оригинальным методом Коула. В случае (2640, 1320) LDPC-кода Маргулиса предложенный метод в 28 раз быстрее квазициклического метода Веласкеса-Субрамани и в 134 раза быстрее, чем оригинальный метод Коула.
Заключение. Результат экспериментальных исследований показал возможность при помощи разработанного метода улучшить спектр связности, увеличить кодовое расстояние QC-LDPC кодов. Это позволило уменьшить вероятность ошибки на бит на выходе декодера на порядки при высоких отношениях сигнал/шум в АБГШ-канале.

Цель. Разработка схемы и адаптивного алгоритма работы интеллектуальной человеко-машинной системы пользовательского интерфейса инвалидной коляски-вертикализатора, учитывающего физиологические особенности оператора, колесной платформы и внешней среды.
Задачи. Изучение физиологических особенностей человеко-машинного взаимодействия у людей с повреждением опорно-двигательного аппарата. Разработка конструкции и математическое описание джойстика как компонента человеко-машинной системы. Разработка адаптивного алгоритма и математического обеспечения системы пользовательского интерфейса инвалидной коляски-вертикализатора.
Методы. Использование метода конечных автоматов для описания алгоритма переключения режимов движения. Применение полиномиальных функций с целью получения гладких законов изменения задающих значений для приводов устройства. Использование нелинейных коэффициентов чувствительности рукоятки джойстика для обеспечения адаптивных режимов движения коляски-вертикализатора.
Результаты. В ходе исследования были разработаны и описаны режимы движения инвалидной коляски-вертикализатора. Представлены и описаны схема конструкции и принцип работы джойстика. Математически и графически описаны режимы функционирования человеко-машинной системы. Предлагаемые в работе адаптивные алгоритмы системы пользовательского интерфейса инвалидной коляски-вертикализатора интерпретируют наклоны джойстика в задающие сигналы для регуляторов приводов коляски. Описано использование нелинейных коэффициентов чувствительности рукоятки джойстика для обеспечения адаптивных режимов работы коляски, учитывающих особенности движения рук людей с нарушениями функций опорно-двигательного аппарата, движение коляски и состояния внешней среды.
Заключение. Разработанные в рамках работы адаптивные алгоритмы человеко-машинной системы и режимы движения инвалидной коляски-вертикализатора позволяют повысить безопасность и плавность движения за счет использования нелинейных коэффициентов чувствительности рукояти джойстика и гладких законов задающих воздействий, полученных на основании полиномиальных функций.

Цель исследования. Разработка рекурсивного алгоритма закрашивания распознанных областей на бинаризованном изображении и выделение контуров цветовой метки с целью нахождения минимального времени подсчета количества закрашенных пикселей в распознанной метке.
Методы. Алгоритм закрашивания областей основывается на рекурсивном методе. Алгоритм начинает работу с центральной точки изображения и анализирует наличие незакрашенных пикселей в смежных ячейках. Рассматривается восемь направлений обхода пикселей относительно начальной точки с целью определения наименьшего времени закрашивания распознанной области. Обход осуществляется в следующих направлениях: восток-юг-запад-север; восток-север-запад-юг; юг-восток-север-запад; юг-запад-север-восток; запад-юг-восток-север; запад-север-восток-юг; север-восток-юг-запад; север-запад-юг-восток. Алгоритм содержит несколько этапов: проверка выхода из рекурсии при условии закрашивания всех областей, закрашивание исходной ячейки, закрашивание элементов по четырем направлениям от начальной точки, подсчет количества закрашенных элементов.
Результаты. Разработан рекурсивный алгоритм закрашивания распознанных областей на бинаризованном изображении, с возможностью выделения контуров распознанной метки. Определено направление оптимального обхода, который имеет наименьшее время по отношению к другим рассматриваемым направлениям. Тестирование осуществлялось для циклов с 10, 50 и 100 итерациями. По представленному алгоритму создана специализированная программная модель. Номер свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа для заливки распознанной метки» – 2023612631.
Заключение. Результаты экспериментальных исследований показали, что для значения цикла в 10 итераций наилучшее время закрашивания области равно 12762 мс, для значения цикла в 50 итераций наилучшее время равно 76008 мс, для значения цикла в 100 итераций наилучшее время равно160568 мс. Минимальное среднее время выполнения операции по закрашиванию составило 84357 мс, следовательно, наилучшей из восьми комбинаций прохода оказалось направление – север-восток-юг-запад.

Цель исследования. Основная идея заключается в построении математической модели тестирования, которая объединяет различные аспекты встраиваемой реконфигурируемой вычислительной системы и ее взаимодействий. Эта модель обеспечивает эффективное представление тестовых сценариев и позволяет анализировать динамику реконфигурируемой вычислительной системы во время тестирования. В статье также обсуждаются методы формирования тестовых последовательностей, исходя из свойств конечного автомата.
Методы. Авторы предлагают представить автотест в виде конечного автомата Мили, где состояния служат для хранения информации о текущем состоянии встраиваемой реконфигурируемой вычислительной системы. Входным сигналом является взаимодействие с системой, а выходным сигналом – реакция системы на входной сигнал. Такой подход позволяет формализовать процесс тестирования и упростить анализ возможных проблем.
Результаты. В данной статье рассматривается применение теории автоматов в контексте автоматизированного тестирования встраиваемых реконфигурируемых вычислительных систем. Теория автоматов предоставляет эффективные методы и инструменты для анализа и моделирования дискретных динамических систем, что делает ее подходящей для решения задач автоматизированного тестирования.
Заключение. Результаты исследования показывают, что использование теории автоматов может существенно улучшить качество и эффективность автоматизированного тестирования встраиваемых реконфигурируемых вычислительных систем. Этот подход обеспечивает более глубокий анализ системы и позволяет обнаружить и предотвратить потенциальные проблемы, которые могут возникнуть в процессе ее работы.

Цель работы. Снижение дополнительных погрешностей измерения концентраций газов в газоаналитических системах (ГС), вызванных чувствительностью полупроводниковых сенсоров к нецелевым компонентам газовых смесей, температуре и влажности окружающей среды. Разработать и апробировать двухмодульный нейросетевой способ обработки информации в ГС, позволяющий автоматизировать процессы генерации обучающих данных и поиска оптимальной структуры искусственных нейронных сетей (ИНС), снизить погрешности воспроизведения характеристик сенсоров, за счет замены их математических моделей нейросетевыми.
Методы: теория искусственных нейронных сетей, численные методы, методы имитационного моделирования. Для оценки эффективности предложенного решения рассчитывались относительная погрешность (d), среднеквадратическое отклонение (СКО), осуществлялось сравнение с аналогами.
Результаты. Исследован двухмодульный нейросетевой способ обработки информации в ГС. Методом численного моделирования проведены экспериментальные исследования по выбору оптимальных структур ИНС, объема и состава обучающих данных. В ходе экспериментальных исследований рассчитаны погрешности генерации обучающих данных с помощью ИНС (менее 5%) и определения концентраций детектируемых газов в условиях колебания параметров воздушной среды и состава газовой смеси (менее 4%).
Заключение. Предложен двухмодульный нейросетевой способ обработки информации, отличающийся применением двух последовательных модулей многослойных нейронных сетей для генерации обучающих данных и обработки информации, поступающей от сенсорного блока ГС. Применение вспомогательного модуля позволяет сжать исходные данные, унифицировать и автоматизировать процесс их генерации, а также повысить точность воспроизведения многопараметрических функций преобразования сенсоров, в сравнении с альтернативными способами. Представлены результаты экспериментальных исследований эффективности применения способа обработки информации для снижения дополнительных погрешностей количественного определения состава воздушной среды в условиях колебания параметров.