Цель исследования. Среди множества способов формообразования поверхностей, применяемых в машиностроении, существенную часть занимают процессы обработки деталей резанием в том числе точением. Процесс резания металлов в большинстве случаев сопровождается вибрациями и колебаниями инструмента, которые дестабилизируют обработку, уменьшают ее качество, стойкость инструмента и производительность процесса. Снизить негативное влияние вибрации возможно использованием элементов, поглощающих или снижающих колебания рабочей части инструмента. Известны конструкции резцов, называемых демпфирующими, способных уменьшить отрицательное влияние вибраций при точении. Однако основным их недостатком является жесткая связь с установочно-зажимными элементами станка, через которые передается вибрация на инструмент. Решение данной проблемы возможно совершенствованием конструкции инструмента с целью повышения устойчивости процесса резания. Конструкции токарных резцов, увеличивающих их стойкость, снижающих вибрации, возникающие в процессе резания, и повышающих качество обработанной поверхности представляют практический и научный интерес. Цель исследования состоит в создании инновационных моделей инструмента, в частности, токарных резцов, способных улучшить качество поверхностного слоя обрабатываемой детали, ее эксплуатационные свойства, а также стойкость режущей части инструмента.

Методы. Проектирование и изготовление новых резцов с державкой, которая имеет элементы, изолирующие рабочую часть резца от контакта с крепежной частью суппорта станка, а также различными жесткостями и размерами.

Результаты. Увеличение эффективности демпфирования колебаний резца, снижение его материалоемкости, т.к. размеры упругих элементов меньше половины длинны державки резца, улучшение качества поверхностного слоя обрабатываемой детали, ее эксплуатационных свойств, а также стойкости режущей части инструмента.

Заключение. Предлагаемые демпфирующие резцы отвечают поставленным цели и задачам. Теоретические исследования и промышленные испытания, простота конструкций и технологий изготовления новых демпфирующих резцов позволяют рекомендовать их для внедрения в производство. Резцы могут применяться при токарной обработке различных конструкционных материалов.

Цель. Повышение эффективности траекторного движения трехколесных роботов за счет разработки алгоритмов системы управления и подбора параметров на основании математического моделирования движения робота вдоль путевых точек, характеризующих требуемую траекторию движения. Разработка методов планирования траекторий трехколесного мобильного робота на основе алгоритма Pure Pursuit. Разработка математической модели устройства, позволяющей получить численное решение для управляемого движения робота по путевым точкам. Анализ результатов моделирования, с целью установления применимости предлагаемых решений для задач управления двухсекционным колесным роботом для ландшафтных работ.

Методы. В качестве основы при разработке системы управления траекторным движением робота используется алгоритм Pure Pursuit, позволяющий формировать траектории движения робота по путевым точкам с заданными параметрами движения. При разработке математической модели использовались методы теоретической механики, механики роботов, численного интегрирования, теории управления, электротехники и электромеханики. При создании программных продуктов использованы математические пакеты Matlab/Simulink.

Результаты. В результате проведенного исследования были обнаружены и подтверждены основные закономерности влияния параметра Lookahead Distance алгоритма траекторного движения Pure Pursuit на характер движения управляемого робота. Показано, что выбор величины данного параметра должен обосновываться задачами управления и условиями работы робота. Разработанная математическая модель позволила получить временные диаграммы для параметров движения робота, установить точность предлагаемых алгоритмов.

Заключение. В работе установлено, что предложенный в работе алгоритм Pure Pursuit может быть использован для осуществления траекторного управления колесных мобильных роботов. Метод не требует высокой производительности вычислительной системы и обеспечивает удовлетворительные качественные и количественные характеристики управления движением.

Цель исследования. Целью данной работы является разработка методики определения соотношения мембранных напряжений в тентовой оболочке, состоящей из множества секторов арочного типа, обеспечивающего требуемую высоту в центре сектора.

Методы. Для поиска требуемого соотношения мембранных напряжений применен итерационный метод хорд. Для определения высоты в центре сектора на каждой итерации производится поиск формы поверхности оболочки методом плотности сил, который заключается в определении координат узлов сети, наложенной на оболочку, путем решения системы уравнений равновесия, линеаризованной за счет введения подстановки, являющейся отношением усилий в элементах сети к их длинам.

Результаты. Разработан итерационный алгоритм поиска соотношения мембранных напряжений, состоящий из двух этапов: определение начального диапазона поиска и минимизация расхождения требуемой и полученной по расчету высоты оболочки в центре сектора. Эффективность алгоритма подтверждена численным моделированием ряда секторов тентового покрытия арочного типа на прямоугольном плане. Расхождение заданных высот в центре секторов и высот, полученных в специализированном лицензионном программном комплексе, не превышает 1,0 %.

Заключение. Форма поверхности тентовых оболочек зависит от мембранных напряжений. Задача поиска формы, в настоящее время, имеет достаточную степень теоретической проработки. Вместе с тем, обратная задача, позволяющая по заданным геометрическим параметрам оболочки найти искомое соотношение напряжений, не находит должного отражения в литературных источниках. Разработанная в настоящей работе методика будет способствовать упрощению процесса исследования и проектирования тентовых строительных конструкций. Дальнейшее развитие предложенной методики находится в области расчета многосекционных тентовых систем с учетом податливости опорных конструкций, разделяющих смежные секции.

Цель исследования. В предлагаемой публикации в качестве цели исследования выбраны два основных фактора, которые включают в себя комплексный анализ функционирования зависимой системы теплоснабжения зданий и сооружений и синтез схемы управления распределением ресурсов указанной системы путем применения математических методов и создания соответствующих алгоритмов регулирования тепловых потоков.

Методы. Для формирования оптимальной стратегии использовались методы математического анализа и дифференциальные уравнения теплового баланса. Такой подход позволил провести детальное описание нестационарного режима функционирования зависимой системы отопления зданий и сооружений с учетом температурной динамики тепловой нагрузки и окружающей среды. Попутно проведено исследование полученных теоретических результатов. Были учтены переходные процессы при введении проектируемой схемы управления в эксплуатацию. Широко использовалась теория подобия для формирования выходной рабочей формулы при организации теплоснабжения. Полученное соотношение позволило сформировать алгоритмы управления обеспечением тепла зданий и сооружений. Такой подход дал возможность для синтеза схем регулирования тепловых потоков на основе принципов распределения ресурсов по варианту эксплуатации «умного дома» для применения на практике.

Результаты. В ходе исследования получена рабочая формула управления процессом теплоснабжения зданий и сооружений. На ее основе были синтезированы соответствующие функциональные схемы, учитывающие динамику изменения температурных режимов в тепловой нагрузке и внешней среде.

Заключение. Полученные результаты дают возможность применять принципы управления «умным домом» на практике. В заключение исследования сформулированы основные выводы и рекомендации по управлению системой теплоснабжения с применением методов математического анализа.

Цель исследования. Разработка программной реализации иерархического подхода к решению обратной задачи кинематики робота-манипулятора с произвольным количеством сочленений. Разработанная библиотека может быть использована как в составе САПР машиностроительного назначения с поддержкой функционала инженерного анализа (CAE), так и для разработки программного обеспечения встроенных систем управления многокоординатными манипуляционными машинами.

Методы. Идея подхода заключается в итерационном приближении обобщенных координат в последовательности, определенной разработчиком. Количество необходимых итераций определяется требу-емой точностью решения. В качестве исходных данных для решения обратной задачи кинематики требуется «матрица манипулятора» 4 × 4 в символьном виде, начальные значения обобщенных коорди-нат, и «матрица манипулятора» 4 × 4, описывающая финальные положение и ориентацию схвата. Для реализации выбран язык программирования Си стандарта ANSI C, поскольку он обеспечивает доста-точную портативность и близость к аппаратуре.

Результаты. Результатом работы является библиотека языка программирования Си для ЭВМ под управлением операционных систем семейства Unix (например, GNU/Linux, freeBSD, openBSD, macOS, Solaris), которая предоставляет функции, необходимые для решения обратной задачи кинематики робота–манипулятора.

Заключение. В статье показан пример использования данной библиотеки для трехзвенного робота– манипулятора, а также построена траектория его движения по десяти точкам. Использование предложенной в статье библиотеки libreRGM3 может быть эффективным способом решения ОЗК при моделировании движения робота в САПР (например, OpenSCAD [8]), в учебных или исследовательских целях, в условиях работы с ЭВМ без графического интерфейса или с программируемым логическим контроллером и микроконтроллером.

Цель работы. В настоящее время активно растёт интерес к использованию дронов в различных сферах. Причины связаны с непрерывным ростом технологий, с появлением быстрых микропроцессоров, которые обеспечивают автономное управление несколькими системами связи. Мониторинг, строительство, контроль и слежение – лишь некоторые из областей, в которых использование БПЛА становится обычным явлением. Цель работы заключается в изучении работы нагруженности протоколов обмена информации на различных уровнях взаимодействия и предложить варианты повышения надежности взаимодействия на основе гибридных технологий. Задачами исследования является детализация протоколов обмена данными в БПЛА на различных уровнях, с учетом анализа структуры передаваемой информации и гибридной модели.

Методы. В статье рассматриваются протоколы, задействованные в работе БПЛА на разных уровнях, их особенности, преимущества и недостатки, а также их сбои восстановление связи. Использование реалистичных технологических особенностей беспилотных летательных аппаратов для тестирования моделей и методов может оказаться весьма актуальным для практических целей в различных отраслях от гражданских до военных.

Результаты. В статье представлена детализация протоколов связи и обмена данными, которые используются в системах БПЛА, а также их производительность.

Заключение. Для качественной оценки влияния на безопасность информации, предлагается ввести гибридные модели компоненты, которые динамически адаптируют протоколы обмена данными на основе анализа угроз в режиме работы в реальном времени и возможностей системы. Рациональное использование энергии имеет решающее значение для осуществления эффективного и безопасного процесса работы БПЛА. Затронуты и рассмотрены вопросы защищенности канала передачи загруженности протокола с позиции затрат энергетических ресурсов.

Цель исследования. Формализовать онтологическую модель предметной области исследования и разработать на ее основе модели данных для информационной системы извлечения и обработки ожиданий к качеству данных корпоративных хранилищ.

Методы. В данном исследовании были использованы онтологический подход и методы моделирования данных, а также формализована задача реализации модели данных с помощью понятийного аппарата и формального языка реляционной модели данных и теории множеств. В качестве подхода к моделированию использована модель «Сущность-связь» (англ. Entity-Relationship model).

Результаты. В результате исследования были разработаны концептуальная, логическая и физическая модели для реляционной базы данных информационной системы извлечения и обработки ожиданий к качеству данных корпоративных хранилищ на основе онтологии исследуемой предметной области. Это позволяет расширить возможности использования разрабатываемой в дальнейших исследованиях информационной системы в промышленной эксплуатации организациями, осуществляющими работы по созданию корпоративных хранилищ данных.

Заключение. В итоге, результаты исследования показали, что переход к использованию реляционной модели данных с сохранением онтологической семантики возможен и изучался рядом исследователей: наборы классов, отношений между ними и их атрибутов определены в онтологической модели, что делает возможным провести разработку моделей данных для реляционной базы данных без предусмотрения необходимости изменений онтологии, а реляционная база данных, в свою очередь, может хранить экземпляры классов онтологии в отдельных таблицах для каждого класса, полями которых будут являться атрибуты конкретного класса.

Целью исследования является применение недвоичных staircase-кодов для коррекции ошибок, возникающих в каналах чтения внешних запоминающих устройств (ВЗУ) ЭВМ.

Методы. Декодирование staircase-кодов реализуется путем декодирования слов компонентных кодов Рида-Соломона, расположенных в паре соседних блоков, в окне декодирования. Декодирование слов компонентных кодов в окне выполняется параллельно, что уменьшает задержку staircase-декодера. Для решения ключевого уравнения при декодировании слов кода Рида-Соломона предлагается использовать алгоритм ePIBMA (Enhanced Parallel Inversionless B-M Algorithm).

Результаты. В результате исследования были выбраны параметры staircase-декодера, оптимизи-рующие его работу. Эффективность staircase-кодов в каналах чтения ВЗУ ЭВМ исследовалась с помощью компьютерного моделирования. В качестве показателя эффективности использовалась доля блоков с неисправимыми ошибками. Для учета группирования ошибок, характерного для дисковых накопителей ВЗУ, в качестве модели канала использовался двоичный симметричный канал с памятью (ДСКП), который описывался модифицированной моделью Беннета-Фройлиха. Параметр геометрического распределения g этой модели принимался равным 0,2, 0,5 и 0,9. Исследовался staircase-код с компонентными кодами Рида-Соломона (224, 210, 15), определенными над полем GF(28 ). При этом скорость этого staircase-кода равна R = 0,87, что соответствует скорости произведения кодов Рида-Соломона, используемого в оптических дисках DVD.

Заключение В представленной работе предлагается для коррекции ошибок в ВЗУ ЭВМ с секторной организацией использовать staircase-коды с компонентными кодами Рида-Соломона. Рассмотрено декодирование этих кодов с использованием алгоритма ePIBMA. Результаты исследования показали более высокую эффективность staircase-кодов в каналах с группированием ошибок по сравнению с произведением кодов Рида-Соломона с такой же избыточностью.

Цель исследования. Разработка программного кода на языке программирования C#, реализующего алгоритм распознавания формы геометрических объектов на входном изображении при обеспечении надежности этого вычислительного процесса.

Методы. Алгоритм распознавания геометрических форм объектов основан на сочетании традиционных методов обработки изображений и интеллектуальных правил, определяющих вид геометрической формы объекта в зависимости от характеристик контуров, таких как моменты, количество их сторон и т.д. Для реализации данного метода в статье предлагается последовательность математических операций, включающая следующие этапы. Во-первых, метод включает операции размытие, преобразование исходного изображения в градации серого и инвертирование. На втором этапе осуществляется детектирование контуров и определение их характеристик, таких как моменты, периметр и др. На финальном этапе в зависимости от числа сторон, входящих в структуру контура, на основе интеллектуальных правил осуществляется сопоставление каждого найденного контура определенной геометрической фигуры.

Результаты. Разработаны алгоритм и инструкции создания программного кода для программной реализации процесса распознавания геометрической формы объектов. Определено, что предложенный алгоритм имеет высокую надежность, составляющую порядка 97%.

Заключение. Традиционные методы обработки изображений, такие как размытие и преобразование в градации серого, могут успешно сочетаться с методами выделения контуров и определения их геометрических характеристик. Подобная синергия методов обработки изображений позволяет создать алгоритм распознавания геометрических форм. Важно учитывать, что надежность и эффективность подобного алгоритма зависит от настройки пороговых значений, используемых в функциях обработки изображений, и дальнейшее исследование их характеристик может привести к улучшению результатов рассмотренного в статье алгоритма

Цель исследования. Предложенный в данной работе метод нацелен на повышение быстродействия и точности вычислительного процесса обучения нечетко-логической системы. В качестве предмета исследования использовались разработанные параметризированные функции принадлежности. Показателем эффективности выступало влияние изменения меток входных функций принадлежности, созданных традиционным методом и с помощью параметризированных функций принадлежности, на выходную характеристику.

Методы. Разработан и реализован метод построения параметрических функций принадлежности и использующиеся в процессе фаззификации нечетко-логического вывода. Помимо фаззификации, в системе реализованы процесс композиции нечетких правил и дефаззификация. В процессе фаззификации использовались треугольные функции принадлежности. В качестве композиционного правила использовались 6 активированных степеней принадлежности, объединенных на основе композиционного правила Заде в 5 заключений нечетко-логического вывода. На этапе дефаззификации использовался упрощенный метод центра тяжести. Объектом исследования выступал нечетко-логический вывод, использующий традиционные и параметризированные функции принадлежности, синтезируемые на этапе фаззификации.

Результаты. Получена математическая модель нечеткого вывода с реализованными параметризированными функциями принадлежности на этапе фаззификации. На основе эксперимента сделан вывод, что предложенная модель имеет более гладкую результирующую поверхность при изменении одного параметра входной функции принадлежности. При этом обеспечивается условие разбиения единицы.

Заключение. Разработана нечетко-логическая MISO-система на основе алгоритма Мамдани, использующая параметризированные функции принадлежности на этапе фаззификации, которая реализована в среде моделирования Simulink. Построены кривые значений результатов расчета нечет-кого логического вывода для трех наборов функций принадлежности входных переменных. Проведено сравнение с традиционными методами формирования. Отмечены преимущества и недостатки описанных методов.