МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Предложен подход к обоснованию выбора некоторой общесистемной характеристики — показателя внутренней конфликтности, которая рассматривается в качестве количественной меры текущего уровня и потенциала развития банковской автоматизированной системы сбора и обработки данных (АССОД), сформулирован критерий предпочтения при выборе направлений модернизации «унаследованных» систем.

Представлены результаты сравнительного анализа двух алгоритмов кластерного анализа Lingo и STC. В качестве корпуса документов для оценки возможности кластеризации использован набор документов, полученных в ходе мониторинга сайтов определенной тематической направленности. Показано, что для корпуса документов указанной тематики алгоритм Lingo обеспечивает более высокое качество кластеризации.

Рассмотрена плоская задача упругого удара тела о шероховатую поверхность в рамках модели удара Ньютона (стереомеханической модели удара). Определена зависимость характера движения тела после удара от положения точки контакта относительно центра масс тела, момента инерции тела, коэффициента восстановления, коэффициента трения и скорости точки контакта тела с поверхностью (либо скорости центра масс тела и его угловой скорости) до удара. Дана соответствующая графическая интерпретация.

Рассматриваются дифференциально-геометрические подходы к решению задачи терминального управления прямолинейным горизонтальным движением вертолета из одного положения равновесия в другое. Изучается простая, но не плоская динамическая система. С помощью метода симметрий удается снизить количество граничных условий задачи. Упрощенная таким образом задача решается методом накрытий. Управление в данном случае находится среди разрывных функций времени. Результаты численного моделирования демонстрируют эффективность обоих используемых подходов.

Рассмотрено применение присадки дисульфида молибдена плотностью до 5 000 кг/м3. Присадки, выполненные по нанотехнологиям, не только улучшают вязкостные и антикоррозионные свойства, но и увеличивают плотность рабочих масел. Это дает возможность повысить мощность машины с гидродинамическим трансформатором или уменьшить их размеры при той же мощности.

Рассмотрена задача планирования применения бортовых оптико-электронных комплексов наблюдения для аэрокосмического мониторинга Земли. Предложены варианты целевых функционалов задачи планирования, учитывающие потребительскую значимость геопространственной информации и основные факторы, влияющие на информационную производительность средств наблюдения. Даны рекомендации по оптимизации маршрутов космической съемки на основе критерия максимума информационной производительности.

Рассмотрена задача поиска потенциальных взаимных блокировок в многопоточном программном обеспечении. Предложен подход к выявлению потенциальных взаимных блокировок в многопоточных программных комплексах на основе метода Model Checking. Описано, каким образом основные примитивы синхронизации могут быть представлены на входном языке верификатора SPIN. Приведен пример моделирования и выявления взаимной блокировки в многопоточной программе.

Рассмотрены вопросы создания Национальной российской программной платформы, которые широко дискутировались в российском ИТ-сообществе после обращения участников круглого стола “Национальная безопасность информационных технологий” к Президенту Российской Федерации. Проанализированы возможные направления и пути их решения, определены место и роль ВНИИНСа, как головной организации по разработке базовых защищенных компьютерных технологий — программных и программно-технических средств, в создании защищенных автоматизированных систем всех уровней государственного и военного управления.

Рассмотрена задача построения алгоритма верификации систем реального времени. Предложен подход к проверке таких систем на основе метода Model Checking. Описаны основные шаги верификации, области применения разработанного подхода и приведены примеры проверки различных моделей.

Одним из возможных путей улучшения энергетических характеристик современных ракет-носителей тяжелого класса, является повышение весовой эффективности конструкции за счет перераспределения части топлива из баков одной ступени в другую и обеспечения более полной заправки к моменту отделения предшествующей ступени. Рассмотрена проблема влияния перераспределения топлива на динамику конструкции разрабатываемой ракеты.

На основе 1,6-дигидроксинафталина и гексаэтилтриамида фосфористой кислоты методом молекулярной сборки синтезированы фосфомакроциклические системы типа циклофанов, содержащие по два различных нафтиленовых радикала и два амидофосфорных узла. Проведено компьютерное моделирование полученных систем, изучены их окислительные реакции.

Показаны преимущества использования тягового электропривода в трансмиссиях транспортных средств. Дан анализ исходного многополюсного тягового асинхронного двигателя. Приведены результаты расчетов, на основе которых предложен альтернативный вариант тягового асинхронного двигателя.

Рассмотрены вопросы практического применения военных мобильных робототехнических комплексов наземного базирования за рубежом и в России. Отмечены общие недостатки в организации работ по роботизации вооружения и военной техники в России. Определены направления этапов развития наземных мобильных комплексов и области их применения, намечены ближайшие задачи роботизации

Предложен метод повышения устойчивости импульсных систем на колесном шасси при работе на деформируемых грунтах. Метод получен с использованием имитационного математического моделирования динамики системы при работе специального оборудования. Математическая модель включает в себя подсистемы деформируемого опорного основания и выносных опор — аутригеров

Разработан метод прогнозирования перспективного изменения основных определяющих показателей во времени для особо легких высокоподвижных колесных транспортных средств (ОЛВКТС), учитывающий как объективные факторы (фактическое изменение параметра), так и субъективные (экспертная оценка). На основе анализа мнений экспертов и технических характеристик ОЛВКТС аналоговой группы методами нечеткого прогнозирования определены перспективные значения основных определяющих параметров ОЛВКТС

Рассмотрены энергетические характеристики комбинированных ракетных двигателей (КРД) на гибридных разнофазных топливах (ГРТ), приведена система уравнений, описывающая их внутреннюю баллистику. Представлены результаты теоретического определения внутрибаллистических и энергетических характеристик этих двигателей. Проведен анализ полученных результатов. Теоретически показана возможность повышения на 3…12 % удельного импульса КРД на ГРТ.

Установлены закономерности приготовления наносуспензий в ультразвуковом поле. Предложена методика производственного выбора технологических параметров ультразвукового наномодифицирования полиэфирной матрицы композитных конструкций. Получены соотношение для расчета длительности ультразвуковой обработки связующего, которая обеспечивает требуемую однородность суспензии, а также формула определения мощности ультразвукового генератора для наномодифицирования связующего.

Приведены результаты экспериментальных исследований по совершенствованию процесса ультразвуковой обработки отверстий в оксидной керамике. Описан механизм взаимодействия обрабатываемого материала и водного раствора борной кислоты, предлагаемой для использования в качестве технологической среды

Проведено сравнение моделей эффективной теплопроводности и радиационно-кондуктивного теплообмена при проектировании теплозащитных покрытий многоразовых космических аппаратов. Показано, что использование модели эффективной теплопроводности приводит к завышению значений температур в волокнистом материале по сравнению с моделью радиационно-кондуктивного теплопереноса и, как следствие, к увеличению необходимой толщины теплоизоляционного материала.

Рассмотрены методы повышения помехоустойчивости лазерных локационных систем, предназначенных для автоматического обнаружения световозвращателей на сложном высококонтрастном фоне в широком поле зрения. Представлен алгоритм сегментации бинарного изображения, полученного после пороговой обработки межкадровой разности, с целью выделения локационных изображений объектов.

Представлены результаты разработки специализированных программных средств для моделирования, анализа и обработки сигналов развертывающих поляриметров. C помощью разработанного программного обеспечения показано, что наиболее быстрым алгоритмом обработки сигналов развертывающих поляриметров является ортогональный, обеспечивающий линейный рост времени вычисления от объема полученного цифрового сигнала.

Предложен метод совместного расчета пространственной структуры и абсолютного значения мощности индуцированного излучения СО2-лазера, основанный на модифицированном выражении дифракционного интеграла Зоммерфельда и квантово-кинетической модели активной среды.

Задача оптимизированного машинного проектирования бортовых радиотехнических устройств космического ретранслятора в настоящее время приобрело особую актуальность, в частности, при разработке ретранслятора с цифровой обработкой на борту, помехоустойчивым кодированием и пространственной фильтрацией активных и пассивных помех без участия земного контура управления. Описан программно-аппаратный комплекс, созданный на основе отечественной программной среды «Спектр-2», моделирующий функционирование радиотехнических устройств бортового ретранслятора в условиях воздействия активных и пассивных помех на линии «вверх».

Рассмотрен алгоритм пространственной фильтрации сигналов в многолучевой адаптивной антенной решетке. Расчет весовых коэффициентов адаптивной решетки выполняется с помощью линейно-ограниченного рекурсивного алгоритма пространственной фильтрации по критерию наименьших квадратов. В качестве полезного сигнала используется сигнал с постоянной огибающей информационных символов. Коррелированные помехи с известных направлений соседних лучей многолучевой решетки подавляются с помощью линейных ограничений, а некоррелированные — с неизвестных направлений адаптивной фильтрацией. Приведена вычислительная процедура алгоритма и результаты компьютерного моделирования, подтверждающие эффективность предлагаемого решения задач пространственной фильтрации помех.

Выполнено моделирование динамики температурного поля грунтов основания здания в условиях линзовой мерзлоты для двух случаев: здание установлено полами по грунту и не предпринимается никаких мер для искусственного сохранения грунта в мерзлом состоянии и здание установлено на свайном фундаменте с проветриваемым подпольем, а грунт основания охлаждается с помощью вертикальных термостабилизаторов.

Проведено исследование периодических движений осесимметричного спутника-гиростата, центр масс которого движется по кеплеровой круговой орбите. В качестве переменных была использована модификация переменных Андуайе, в уравнениях движения спутника относительно центра масс учитывали только гравитационный момент. Система дифференциальных уравнений рассматриваемой задачи содержит малый параметр, характеризующий близость осевого и экваториального моментов инерции спутника-гиростата, а также малость проекции собственного кинетического момента гиростата на экваториальную плоскость. Уравнения движения задачи, допускающие интеграл Якоби, с помощью которого осуществляется понижение порядка системы на две единицы, приведены к так называемой форме Уиттекера. Методом Пуанкаре доказано существование многопараметрических семейств периодических решений приведенной системы, найдены порождающие периодические решения.

Представлена модель сферической аэростатической опоры, построенная на основании нелинейного стационарного уравнения Рейнольдса. Состояние опоры задано векторами смещения, поступательной и угловой скоростей. Вычислены распределение давления, опорные реакции и расход воздуха. Приведены примеры решения для различных состояний шпиндельного узла. Проверены исходные физические гипотезы в критических состояниях опоры

Рассмотрена проблема управления двурукими манипуляционными роботами. Выделен класс задач, решение которых необходимо для практики, и предложен новый метод управления, сочетающий возможности оператора и робототехнической системы. Этот способ управления расширяет понятие полуавтоматической системы и существенно облегчает функции оператора. Приведены примеры использования предложенного метода при решении задач переноса предметов двумя манипуляторами и отвинчивания резьбового соединения, а также некоторые результаты использования предложенного метода для управления двуруким манипуляционном роботом, разработанным в НУЦ «Робототехника» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены основные достижения МГТУ им. Н.Э. Баумана и Калужского медико-технического лазерного центра по исследованию возможностей использования низкоинтенсивного лазерного излучения в медицине для терапевтического применения. Приведены основные типы лазерных аппаратов, рекомендованных Минздравом для различных терапевтических целей, разработанные и освоенные промышленностью в серийном производстве.

Рассмотрены вопросы повышения эффективности лазерной сварки изделий, имеющих большую толщину, с помощью применения технологии гибридной лазерно-плазменной сварки. Совместное использование лазерного луча и плазменного источника в сочетании с порошковым присадочным материалом позволяет повысить производительность процесса, снизить уровень требований к точности сборки свариваемых заготовок, а также регулировать скорость охлаждения в диапазоне значений температуры фазовых и структурных превращений. При этом можно достичь более высоких значений механической прочности по сравнению со значениями прочности, получаемыми при однолучевой, двулучевой и дуговой сварке.

Проанализирован энергетический баланс процесса лазерной наплавки порошков и проведено его сравнение с типичными экспериментальными данными. Показано, что значительная часть поглощаемой мощности лазерного излучения расходуется на испарение порошка. Изложена методика выбора и оптимизации технологических параметров для лазерной наплавки порошков. Установлено, что теплопроводность порошка может существенно увеличиваться при его плавлении вследствие последовательного образования термического контакта расплава с лежащим ниже слоем частиц. Определен диапазон значений числа Пекле, которые соответствуют эффективной лазерной наплавке порошков.

Рассмотрены вопросы применения мощных технологических лазеров различного типа. Приведены теоретические оценки качества излучения и экспериментальные данные пространственной структуры излучения мощных волноводных СО2- и волоконных лазеров, а также исследована зависимость скорости резания от толщины металла.

Рассмотрено применение метода многочастичных функционалов плотности к описанию энергетических характеристик многоэлектронных атомов и ионов. Представлены результаты численного расчета энергии основного состояния ряда многоэлектронных атомов и ионов, выполнены оценки энергий ионизации. Показано, что использование метода многочастичных функционалов плотности позволяет корректно описывать энергетические характеристики не только положительно заряженных ионов и нейтральных атомов, но и отрицательных ионов.

Рассмотрены наноразмерные системы невзаимодействующих фермионов с цилиндрической симметрией (квантовые проволоки), находящиеся в простейшем прямоугольном удерживающем потенциале. Показано, что для квантовых систем пониженной размерности вырождение уровней в первую очередь определяется симметрией задачи, причем в зависимости от конкретного вида потенциала оказывается возможным не только вырождение, обусловленное наличием осевой симметрии, но и случайное вырождение. Таким образом, состояние с одной и тойже энергией соответствует различным пространственным распределениям электронов, что приводит к расхождению результатов для электронной плотности, определяющей в частности отклик системы на внешнее воздействие. Из этого следует, что привычный метод оценки достоверности полученных при теоретическом анализе результатов — сравнение энергетических характеристик — не позволяет судить о том, насколько близок к действительности расчет электронной плотности.

В основе квантового причинного анализа, являющегося эффективным методом исследования асимметричных запутанных состояний, лежит использование энтропий фон Неймана. В данной работе рассмотрено построение причинного анализа, который базируется на томографических энтропиях. Квантовые томограммы представляют собой неотрицательные функции распределения вероятностей, получаемые в ходе эксперимента. В качестве примера использования томографического квантового причинного анализа исследованы чистое максимально запутанное и смешанное асимметричное состояния. Получена связь между исходным направлением причинности и направлением квантово-томографической причинности.

Обосновывается возможность применения интерферометра Фабри – Перо для регистрации высокочастотных флуктуаций метрики пространства-времени. Показано, что использование явления низкочастотного оптического резонанса позволяет повысить чувствительность интерферометра к сверхнизким флуктуациям метрики.

Предложена новая технологическая схема установки для получения жидкого азота. Установка состоит из адсорбционной воздухоразделительной установки для получения газообразного азота и машины “Филипс” и позволяет снизить на удельные энергозатраты на единицу получаемого продукта по сравнению с установкой, состоящей из машины “Филипс” и азотной колонны. Предлагаемая схема может быть использована и для получения жидкого кислорода, если адсорбционную воздухоразделительную установку АВРУ-А заменить на АВРУ-К.

Рассмотрены различные способы организации испарительного охлаждения воды. Приведены сравнительный анализ указанных способов, границы применимости предлагаемого способа.

Рассматривается обтекание профиля равномерным потоком вязкой несжимаемой среды. Задача решается численно методом LSSTAG. Необходимую для LS-STAG-дискретизации функцию уровня предлагается строить по аппрокcимированной кривой Безье границе профиля. Приведенные расчеты для кругового, квадратного, эллиптического и крылового профилей показывают, что даже на сравнительно грубых сетках метод LS-STAG с аппроксимированной функцией уровня позволяет получить качественно и количественно верное решение.

Описаны преимущества суперэлементного подхода к решению задач статики и динамики деталей и узлов турбомашин. Приведено описание программного комплекса, решающего указанные задачи с помощью метода конечных элементов и суперэлементов. Приведены результаты тестирования комплекса.

Произведено сравнение результатов расчета, полученных с помощью классического и модифицированного подхода к численному решению методом вихревых элементов, задач об обтекании профилей в случае наличия во внешнем течении изолированных особенностей поля скоростей или неравномерности расчетной схемы на профиле. Полученные результаты показывают, что модифицированный подход точнее определяет решение по сравнению с классическим.

Рассмотрен RKDG метод решения двумерных уравнений идеальной магнитной гидродинамики на неструктурированных сетках. Приведены алгоритмы монотонизации решения и бездивергентной реконструкции магнитного поля, позволяющие получать физически адекватные результаты расчетов с высоким порядком точности. Обсуждены результаты тестовых расчетов, подтверждающие порядок сходимости метода и иллюстрирующие качество получаемого решения.

В работе выясняется адекватность концепций касательного и приведенного модулей в теории квазистатического продольного изгиба упруго-пластических стержней (задача решается в геометрически линейной постановке).

Проведен параметрический анализ аналитического решения возмущенной задачи Коши, поставленной для одномерного уравнения теплопроводности с нелинейным источником экспоненциального типа в случае, когда начальное распределение представляет сумму двух функций, каждая из которых распределена по гауссовскому закону. Найдены значения параметров, при которых решение представлено в виде “бегущих тепловых волн”. Исследован процесс нелинейного взаимодействия “бегущих тепловых волн” и установлен факт зависимости резкого увеличения их амплитуды от ширины “горячих пятен”.

Представлены методики проведения самооценки и экспертной оценки уровня информатизации, используемые при сертификации качества образовательной среды вуза.

В терминах теории функций комплексного переменного представлены возможности применения конформного отображения к решению прикладных задач различного физического содержания. Приведен пример нахождения термического сопротивления кольцевого слоя теплоизоляции с оребренным кожухом путем нескольких последовательных конформных отображений повторяющегося элемента этого слоя на каноническую область в виде прямоугольника.

В работе даны предложения по повышению качества учебного процесса в МГТУ им. Н.Э. Баумана с учетом особенностей модульнорейтинговой системы организации учебного процесса. Рассмотрены: создание рабочих справочников по базовым учебным дисциплинам, применение информационных технологий в учебном процессе, реализация индивидуального подхода в процессе обучения, привлечение сильных студентов к преподавательской деятельности, организация преподавания математики на английском языке.

В работе получены пуассоновская и нормальная предельные теоремы для числа (a, d)-серий заданного веса в последовательности независимых одинаково распределенных случайных величин со значениями в конечном алфавите с оценками скорости сближения с сопровождающими распределениями.

В качестве одного из инновационных методов принятия и моделирования решений предложено использовать метод анаморфирования, относящийся к когнитивной компьютерной графике. Метод позволяет визуализировать сложные распределения различных показателей, которые необходимо учитывать лицу, принимающему решения (ЛПР), на электронной карте местности, уменьшая размерность пространства решения пропорционально количеству анализируемых показателей. С учетом недостатков существующих методов разработаны два модифицированных варианта, один из которых работает на подготовительном этапе принятия решения, а второй — в реальном режиме времени. Показано, что метод анаморфирования — перспективный метод, позволяющий принимать решение и проводить его визуальное моделирование с учетом как отдельных, так и комплексных актуальных показателей в различных режимах работы ЛПР всех уровней.

Сформулирована задача разработки структуры данных с произвольным доступом и с меньшим временем удаления, чем у обычного массива, а также предложены принципы ее решения.