Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск
Том 25, № 4 (2021)
Скачать выпуск PDF

Машиностроение и машиноведение 

8-18 81
Аннотация

Цель исследования. Достижение заданных параметров точности глубокого сверления созданием конструкторско-технологического обеспечения процесса глубокого сверления, соответствующего современному уровню развития техники и технологий.

Методы. Анализ станочных и инструментальных систем для обработки глубоких отверстий на основании мониторинга конъюнктуры рынка машин, оборудования, режущего инструмента и оснастки ведущих отечественных и мировых производителей. Синтез технологической системы, обеспечивающей создание изделия, соответствующего мировому уровню качества при максимальной производительности процесса.

Результаты. Создано конструкторско-технологическое обеспечение процесса глубокого сверления высоколегированной жаропрочной стали на оборудовании современного уровня с использованием высоко-производительного инструмента – ружейного сверла. Предложена оснастка для процесса глубокого сверления – антивибрационный люнет, маслоприемник, зажимной патрон, направляющая втулка. Опреде-лены условия дробления сливной стружки, образующейся при глубоком сверлении ружейным сверлом и ее удаление из зоны обработки смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ).

Заключение. На базе оснащения процесса глубокого сверления жаропрочной стали показаны возможности использования как существующего на предприятиях оборудования, так и современного, но дорогостоящего оборудования с учетом серийности производства. Оба этих пути позволяют обеспечить заданную точность и шероховатость обработки. Для реализации процесса глубокого сверления требуется спроектировать специальный инструмент – ружейное сверло с учетом свойств обрабатываемого материала. При реализации процесса глубокого сверления на специализированном оборудовании схема обработки обеспечивается оснасткой станка. При реализации процесса на универсальном оборудовании выбранная схема обработки связана с проектированием и изготовлением оснастки – зажимного патрона, маслоприемника, направляющей втулки.

Эти задачи решаются двумя путями: силами специалистов предприятия или привлечением сторонних специализированных организаций по проектированию приспособлений и режущего инструмента. Выбор пути реализации процесса глубокого сверления связан с наличием оборудования, размером партии деталей и техникоэкономическими расчетами.

19-28 48
Аннотация

Цель исследования. Экспериментальное определение влияния режимов глубокого сверления высоко-легированной стали на составляющие сил резания. Получение отверстий в сплошном материале при глубине отверстия, равной или большей десяти диаметрам отверстия, относится к операциям глубокого сверления. Для сверления применяется специальный инструмент – сверла для глубокого сверления – эжекторные, пушечные, ружейные. Применяется универсальное или специальное оборудование, оснастка – подвижные или неподвижные люнеты, направляющие втулки. Для достижения поставленной цели необходимо выбрать оборудование; тип инструмента для глубокого сверления; вид наладки; создать модель сил, действующих на режущую часть инструмента в процессе глубокого сверления; оценить степень влияния режимов обработки на силы резания.

Методы. Исследования основаны на положениях теории резания, технологии машиностроения, планирования эксперимента и регрессионного анализа.

Результаты. На основании положений технологии машиностроения разработана наладка на глубокое сверление при вращающейся заготовке и не вращающемся сверле, которому сообщается только осевая подача. Определен режущий инструмент для выполнения операции глубокого сверления – ружейное сверло. Для такой схемы обработки создана модель и рассчитаны экспериментальные силы резания. По результатам расчетов определено, что наибольшее влияние на составляющие силы резания в заданном диапазоне режимов резания оказывает скорость осевой подачи инструмента.

Заключение. Силы резания, возникающие при глубоком сверлении, достигают значительных величин. Полиноминальные уравнения, полученные в результате исследования, позволяют оценить степень влияния режимов обработки на силы резания, рассчитать силы резания для дальнейшего расчета стрелы прогибастебля ружейного сверла.

Строительство 

29-51 51
Аннотация

Цель исследования. Построение метода и алгоритма редукции измерений параметров идентификации балки в информационно-измерительной системе мониторинга строительных конструкций с измерением прогибов и восстановлением актуальных значений начальных параметров балки и внешней нагрузки при решении обратной задачи Коши.

Методы. Решение задачи осуществляется в постановке поперечного изгиба балки по теории Эйлера – Бернулли с помощью метода регуляризации и редукции измерений решением обратной задачи Коши линейной лагранжевой аппроксимацией в процедуре численного дифференцирования функции прогиба балки. Формулируется методология выявления незначимых параметров идентификации балки путем сравнения прогиба балки, вызванного исследуемым параметром, с порогом чувствительности средств измерений. При этом моделируется модификация пространства состояний параметров идентификации с уменьшением его размерности.

Результаты. Работоспособность сформулированной экспериментально-расчетной методики подтверждена численным экспериментом с нагрузкой на балку в виде изгибающего момента, сосредоточенной и (или) постоянной распределенной нагрузки. Установлено, что при выявлении незначимых начальных параметров и действующих на балку нагрузок редукция измерений повышает точность восстановления параметров идентификации балки.

Заключение. Разработанная методология может быть использована для повышения точности методик обследования строительных объектов на стадии экспериментально-теоретических исследований.

Информатика, вычислительная техника и управление 

52-69 107
Аннотация

Цель исследования. Главной опасностью при передаче конфиденциальных данных является их утечка. Организациями применяются различные меры защиты конфиденциальных данных, в которые входят и принятие нормативных документов для регламентации действий сотрудников, и применение технических средств защиты помещений, и установка программных продуктов. Ассиметричные методы обладают высоким уровнем стойкости, но достаточно вычислительно трудоемки. А различные подходы с использованием симметричных криптосистем сталкиваются с проблемами генерации и передачи ключа абонентам. Так возникает противоречие, связанное с криптографическим преобразованием конфиденциальных данных с небольшой вычислительной стоимостью и высоким уровнем защиты. В связи с этим, цель данного исследования заключается в снижении рисков безопасности конфиденциальной информации в организации с помощью повышения эффективности защиты каналов связи от утечки информации криптографическими методами.

Методы. В предложенном методе предлагается при реализации ассиметричного алгоритма шифрования на блоки исходного сообщения накладывать цепочку ключей, полученных путем генерации псевдослучайной последовательности на базе кубических радикалов. Этот подход гарантирует отсутствие периодичности чисел в блоках и неограниченную длину псевдослучайной последовательности.

Результаты. Полученные в ходе имитационного моделирования результаты показали, что данные цепочки чисел имеют равномерный характер распределения, могут делиться на блоки произвольной длины и с математической точки зрения не имеют периодичности.

Заключение. В работе показано, что применение рекурсивного алгоритма к генерации ключей позволяет снизить объем вычислительных затрат на 20 %, не теряя в уровне стойкости при одинаковых ключах. Приводится сравнительная таблица, демонстрирующая меньшие вычислительные затраты при одинаковой длине ключа по сравнению с другими популярными алгоритмами.

70-83 53
Аннотация

Цель исследования. Разработка метода оценки состояния электроприводов камеры сушки на основе архивных данных с температурных датчиков. Метод включает в себя использование архивных данных, анализ и определение корреляции между изменениями температуры и влажностью воздуха с техническим состоянием вентиляторов и воздушных клапанов. Разработанная математическая модель функционального блока диагностики должна работать в режиме реального времени на основании текущих показаний температуры.

Методы. Метод основан на исследовании экспериментальных данных с применением узкополосных фильтров, блоков усреднения и корреляционных функций для сопоставления спектральных составляющих сигнала управления и отклика в виде температуры на факт совпадения.

Результаты. На основании результатов исследования реализовано техническое решение для ПЛК, позволяющее определить неисправность работы электроприводов камеры сушки без использования дополнительных датчиков потока воздуха и положения заслонок. Решение основано только на данных температурных датчиков. Тестирование работы блока диагностики выполнено в ручном режиме, когда исполнительные элементы не подчиняются контроллеру.

Заключение. Метод может быть полезен для разработчиков систем управления камерами сушки пиломатериалов, поскольку позволяет получать дополнительную диагностическую информацию о технологическом процессе, повышая надёжность системы управления в целом.

84-103 77
Аннотация

Цель исследования. Развитие роевых робототехнических систем и подходов к одновременному решению задачи группой роботов делает актуальным направление исследований, связанное с распределением энергетических ресурсов между агентами роя. Практическая реализация данных задач требует разработки систем, позволяющих осуществлять передачу энергии между агентами роя. Целью исследования является разработка структуры и схемотехнического решения двунаправленной беспроводной системы передачи энергии на основе резонансного автогенератора.

Методы. Проведен анализ существующих исследований и разработок двунаправленных систем передачи энергии индуктивным методом. Были рассмотрены такие параметры, как передаваемая мощность, эффективность, расстояние передачи энергии.

Результаты. Описан принцип работы разработанного схемотехнического решения в режиме приема и передачи энергии, приведена принципиальная электрическая схема и расчетные соотношения. Получены зави-симости эффективности работы системы от передаваемой мощности и от расстояния передачи энергии. Наибольшее значение передаваемой мощности 15,4 Вт достигается при минимальном расстоянии между приемной и передающей частями системы. Наибольшая величина эффективности 59,91% достигается при передаваемой мощности 10,09 Вт.

Заключение. Разработанная структура и схемотехническое решение являются базой для реализации двунаправленной беспроводной системы передачи энергии. Предложенная структура, в составе которой используется повышающий DC-DC преобразователь, позволяет получать напряжение на выходе системы, работающей в режиме приема энергии, равное и выше напряжения источника питания системы, работающей в режиме передачи энергии. Применение представленного решения актуально для передачи энергии между автономными роботами, передачи энергии от источника питания к роботу и в обратном направлении.

104-121 52
Аннотация

Цель исследования. Целью данного исследования является выявление базовых признаков социальной напряженности в сети Интернет с целью автоматического выявления очагов ее распространения, на основе результатов когнитивного моделирования и онтологического анализа.

Методы. До недавнего времени методы выявления социальной напряженности в обществе сводились к анализу результатов анкетирования. Однако сдвиг многих коммуникативных процессов в информационное пространство ставит вопросы о выявлении новых признаков социальной напряженности, характерных именно для виртуальной среды, а также о выявлении базовых признаков, реализуемых в цифровой среде, которые могли бы быть обнаружены в автоматическом режиме. В данной статье путем анализа доступных в открытых источниках публикаций, относящихся к оффлайн-методам детекции социальной напряженности, анализа специфики интернет-пространства, сформирован набор признаков социальной напряженности, характерный для интернет-среды. На основе сформированного набора признаков разработаны онтология признаков социальной напряженности в сети Интернет, а также когнитивная карта развития ситуации в цифровой среде и когнитивная карта признаков социальной напряженности в Интернете. Для выявления базовых стадий социальной напряженности и базовых признаков использовалось импульсное моделирование.

Результаты. Основными результатами данной работы являются: комплекс признаков социальной напряженности в цифровой среде сети Интернет, а также выявленный комплекс базовых признаков социальной напряженности, характерный для начальных этапов развития ситуации, что обосновано результатами импульсного моделирования.

Заключение. Проведенное импульсное моделирование позволяет сделать вывод о том, что невербальные выражения негативных эмоций прослеживаются в подавляющем большинстве активных действий в рамках развития ситуации социальной напряженности в сети Интернет. Следовательно, анализ данных в первую очередь должен фиксировать очаги информации, которой сопутствуют выявленные признаки, что позволит выявлять источники социальной напряженности в Интернете на ранней стадии развития.

122-133 72
Аннотация

Цель исследования заключается в проектировании информационной системы с учетом сформулированных требований и критериев, основанной на использовании новых методов и модулей обработки данных с датчиков смартфона, предназначенной для мониторинга физической активности и факторов риска для здоровья человека.

Методы. Работа системы мониторинга данных о физической активности человека базируется на методах распознавания простых и сложных видов физической активности человека с помощью датчиков носимых устройств, персонализированном анализе факторов риска и их влиянии на здоровье, отличающемся постоянным мониторингом за выполняемыми видами физической активности и окружающим пространством человека, на применении технологии, позволяющей совмещать выполняемую активность с элементами игры, а также интеллектуальных напоминаниях человеку о необходимости обратить внимание на свое здоровье, которые формируются с учетом физического состояния человека и окружающих факторов риска для его здоровья.

Результаты. Приведена структура предлагаемой системы и описан функционал программного обеспечения.

Заключение. Спроектированная система поможет осуществить разработку информационной системы мониторинга данных о физической активности человека.

134-144 56
Аннотация

Цель исследования. Целью данной работы является решение задачи синтеза подсистемы автоматического управления поворотами автономного, мобильного робота, подобного автомобилю (авторобота). Основная сложность решения этой задачи обусловлена неаддитивностью по управлению нелинейной математической модели, описывающей изменения направления движения авторобота.

Методы. Решение задачи получено на основе нового алгебраического полиномиально-матричного метода синтеза с применением квазилинейной модели. Предложенный подход позволяет получить аналитическое решение задачи синтеза систем управления, в том числе, и нелинейными неаддитивными объектами. Квазилинейная модель авторобота построена на основе нелинейных уравнений в переменных состояния.

Результаты. В данной статье показана возможность решения задачи синтеза дискретных систем управления неаддитивными нелинейными объектами. На основе нелинейных уравнений, описывающих повороты авторобота, которые являются неаддитивными по управлению, получена соответствующая квазилинейная модель. На основе этой модели синтезирована дискретная система управления поворотами автономного авторобота. Результаты компьютерного моделирования подтверждают работоспособность системы управления поворотами авторобота в автономном режиме.

Заключение. В работе синтезирована подсистема управления поворотами авторобота, которая обеспечивает требуемые изменения направления его движения, заданные некоторой временной программой. Показано, что алгебраический полиномиально-матричный метод синтеза систем управления с применением квазилинейных моделей позволяет синтезировать дискретные системы управления неаддитивными по управлению объектами. Для построения квазилинейных моделей нелинейных объектов необходимо, чтобы нелинейности объектов были дифференцируемыми по всем своим аргументам.

145-161 52
Аннотация

Цель исследования. Расширение инструментария использования систем цифрового видеонаблюдения в интересах автономной навигации беспилотных летательных аппаратов в условиях потери сигналов от спутников.

Методы. Разработка математической модели отклонений беспилотного летательного аппарата от заданной траектории основана на теории фотограмметрии в части математического описания взаимной ориентации пары аэрокосмических снимков и параллаксов соответственных точек в зоне их перекрытия.

Результаты. Разработана математическая модель, устанавливающая функциональную связь параметров отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории и изменений продольного и поперечного параллаксов перекрывающихся изображений подстилающей поверхности, обусловленных этими отклонениями. Получены количественные оценки влияния параметров отклонений на величину изменений продольного и поперечного параллаксов соответственных точек перекрывающихся изображений.

Заключение. Полученные функциональные зависимости обеспечивают возможность автономного обнаружения и оценки уровня отклонений беспилотного летательного аппарата от заданной траектории по углам тангажа, крена и рыскания, а также по высоте и направлению полёта. При этом кроме изображений подстилающей поверхности, получаемых и обрабатываемых в процессе полёта на борту беспилотных летательных аппаратов, не требуется использование другой информации, в том числе цифровых карт района их применения.

162-174 88
Аннотация

Цель исследования. Разработка системы управления интеллектуальным светофором на основе нечеткой логики с возможностью корректировки временных интервалов сигналов светофора в зависимости от дорожной ситуации.

Методы. Определение входных переменных для нечеткой логической системы управления интеллектуальным светофором выполняется с помощью системы технического зрения. Предложенный способ управления устройством регулирования дорожным движением основан на системе нечеткого вывода и содержит несколько этапов: определение четких входных переменных, фаззификация значений входных переменных, агрегирование данных на основе нечетких правил, дефаззификация значений и определение вре-мени задержки разрешающего сигнала светофора.

Результаты. По предложенной нечеткой модели разработано устройство, имитирующее работу системы управления интеллектуальным светофором. Устройство собрано на базе контроллера Arduino Uno. Создана специализированная программная модель, которая была запатентована. Номер свидетельства о государ-ственной регистрации программы для ЭВМ «Программа для регулирования светофора на основе нечеткой логики» – 2021661796.

Заключение. Результаты экспериментальных исследований показали высокую эффективность работы интеллектуального светофора в суточном цикле. Программа успешно справляется с оценкой плотности потока автомобилей и пешеходов, пропорционально регулируя время работы ламп светофора. Доказано, что внедрение разработанной системы управления интеллектуальным светофором позволяет обеспечить безопасность и удобство дорожного движения для всех участников.

177-200 57
Аннотация

Цель исследования. При разработке киберфизических систем и интеллектуальных пространств, предназначенных для анализа пользовательской активности, актуальной является задача отслеживания взаимодействий пользователей с объектами.

Методы. В данной работе для решения задачи детектирования и отслеживания взаимодействий пользователей с объектами на видеопоследовательностях был разработан соответствующий метод, основанный на комбинированном использовании нейросетевых моделей детектирования объектов и сегментации пользователей, а также построения карт глубины по кадрам видеоряда. В исследовании представлены соответствующие алгоритмы и алгоритмические модели. Апробация и оценка качества функционирования разработанного метода производилась на основе тестового набора данных, включающего в себя 1000 видеопоследовательностей длительностью до 20 секунд.

Результаты. В ходе экспериментальных исследований были определены показатели точности (accuracy, recall, precision) детектирования взаимодействий для видеопоследовательностей с уровнем освещенности 100% и 50%, которые составили {0.82, 0.78, 0.76} и {0.70, 0.59, 0.70} соответственно, при этом усредненные доли корректно отслеженных взаимодействий для данных наборов видеопоследовательностей имели значения 81% и 71%. Согласно результатам проведенного тестирования, разработанный метод предоставляет возможность осуществлять детектирование и отслеживание взаимодействий пользователей с объектами в режиме реального времени, в том числе в условиях неполной освещенности сцены.

Заключение. По результатам апробации предложенного метода отслеживания взаимодействий пользователей с объектами на тестовом наборе из 1000 видеопоследовательностей, предложенное решение пока-зало довольно высокое качество детектирования и отслеживания взаимодействий для видеопоследовательностей с уровнями освещенности 100% и 50%. Таким образом, разработанный метод в определенной мере является устойчивым к изменению уровня освещенности сцены и обеспечивает успешное решение задачи детектирования и отслеживания взаимодействия пользователей с различными классами объектов по видеопоследовательности, не требуя при этом применения специализированного оборудования.

201-219 56
Аннотация

Цель исследования. Разработка методики формирования оптимальной совокупности запасных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей.

Методы. Совокупность запасного оборудования в организационно-технологической системе обеспечения механической сборки на основе резьбовых соединений на предприятиях автомобилестроительного кластера представлена в работе на основе теоретико-множественного подхода. Также для описания совокупности запасного оборудования используются теоретико-множественные модели совокупности запасных сборочных инструментов, приборов и приспособлений и совокупности запасных частей к данному оборудованию. Описание особенности организации ремонтной службы в организационно-технологической системе обеспечения механической сборки на предприятиях автомобилестроительного кластера осуществлялось с применением принципов и понятий теории управления. Формализация процесса принятия решения по формированию совокупности запасного оборудования основывается на методах теории принятия решений. Отдельные элементы методики основаны на использовании методов математического анализа и теории нечетких множеств.

Результаты. Предложена теоретико-множественная модель совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей. Описана структура и процесс принятия решения по формированию совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей. Предложена методика и алгоритм формирования оптимальной совокупности запасных инструментов, приборов, приспособлений и запчастей. Методика и алгоритм учитывают статистические параметры отказов оборудования и позволяют оптимизировать затраты на закупку сборочного оборудования, оборудования контроля и поверки и запасных частей к ним.

Заключение. Разработанные модели совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей, и методика и алгоритм формирования оптимальной совокупности запасных сборочных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей позволяют упростить управленческую работу на предприятии автомобилестроительного кластера. Разработанные модели, методика и алгоритм сокращают негативное влияние факторов, связанных с недостаточным уровнем знаний лиц, принимающих решения и решают задачу оптимального управления подсистемой запасных инструментов, приборов, приспособлений и запасных частей, входящей в организационно-технологическую систему обеспечения механической сборки.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)