МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Описаны электронные системы управления для дизелей. Рассмотрена возможность существенного улучшения показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов при установке на дизель опытных систем управления.

Рассмотрены вопросы разработки методики скоростной видеосъемки и цифровой обработки видеоизображений огневых испытаний модельного газогенератора на твердом топливе. Продемонстрирована возможность использования цифровой обработки большого потока видеоинформации для диагностики процессов горения и течения высокотемпературных двухфазных потоков. Разработаны методика градуировки по яркостной температуре светоизмерительной лампы уровня засветки ПЗС-матрицы видеокамеры и программное обеспечение для обработки, хранения и представления результатов визуализации. Проведены испытания модельного газогенератора на твердом топливе со скоростной видеосъемкой процесса истечения продуктов сгорания из двухсоплового блока. Представлены примеры обработки полутоновых изображений температурных полей, газодинамическая картина течения, иллюстрирующие полный цикл применения бесконтактного оптического метода диагностики от проведения испытания до получения количественных характеристик исследуемых температурных полей.

Описан подход к синтезу управляющих воздействий для приводов шагающих роботов, исключающий необходимость решения обратной задачи кинематики. Изложены предпосылки подхода. Рассмотрено практическое применение подхода на примере четырехногого шагающего механизма. Приведены результаты работы для случаев прямолинейного (рысь) и прямолинейного «осторожного» (поочередного) движения. Перечислены частные случаи применения подхода.

Рассмотрены вопросы создания следящего позиционного пневматического привода с возвратно-поступательным движением его выходного звена. На базе основных положений пневмоавтоматики разработана математическая модель следящего пневмопривода. Экспериментальными исследованиями физического макета следящего пневмопривода подтверждена адекватность разработанной математической модели.

Изложены два способа дроссельного регулирования скорости выходного звена исполнительного пневмодвигателя как основного устройства пневматического привода. В качестве пневмодвигателя рассмотрен пневмоцилиндр, который наиболее распространен как в пневматических, так и в электропневматических системах. Проведен сравнительный анализ энергетической эффективности дроссельного первичного и вторичного регулирования скорости хода поршня пневматического цилиндра при различных режимах его движения с помощью сравнения КПД. Изучены термодинамические процессы сжатого воздуха. Получено выражение для определения расхода реального газа через дросселирующее устройство. Показано, что наибольшее значение расхода воздуха наблюдается при критическом значении показателя критичности.

Изложены особенности проведения анализа видов и последствий потенциальных отказов продукции в автомобильной промышленности в соответствии с международным стандартом ISO/TS 16949. Предложен способ ранжирования специальных характеристик и отслеживания их соответствия установленным требованиям. Даны рекомендации по формированию плана для упреждающего реагирования на выявленные несоответствия. Предложенный способ может применяться для выпускаемой и разрабатываемой продукции в автомобильной промышленности.

Исследована возможность реализации самокорректирующихся программ для: решения прикладных задач — радиолокации, баллистики и навигации, создания инструментальных библиотек и пакетов прикладных программ, разработки подсистем защиты информации от несанкционированного доступа, надежной отладки программного обеспечения.

Рассмотрены проблемы технической реализации вертикальной и горизонтальной схем взлета и посадки палубных истребителей в России и за рубежом. Выполнен сравнительный анализ особенностей конструкции силовой установки палубных истребителей F-35 (США) и МиГ-29К (РФ), дана оценка рациональности их использования с учетом характеристики авианосцев и авианесущих крейсеров.

Рассмотрены вопросы роботизации сухопутных войск силовых ведомств. Приведены состав и характеристики существующих наземных робототехнических комплексов военного и специального назначения. Освещены основные проблемы создания различных перспективных образцов таких комплексов и рассмотрены пути их решения.

Проанализированы основные принципы проектирования систем вентиляции, кондиционирования и отопления. Приведены примеры схем систем. Рассмотрены требования, предъявляемые к проектируемым системам вентиляции, кондиционирования и отопления.

Разработана конструкция эффективного генератора озона, в котором электрод с потенциалом земли имеет стеклоэмалевый барьер, а высоковольтным электродом является плотно надетая на него спираль из проволоки. Установлено, что вплоть до концентрации озона в кислороде, равной 40. . . 50 г/м3, генератор озона с поверхностным разрядом имеет одинаковые технические характеристики с генератором озона на барьерном разряде.

Приведено описание подходов к оценке быстродействия алгоритмов реализации операций умножения и деления целых чисел произвольной размерности на основе подсчета количества операций, выполняемых в ходе их обработки. Это позволяет определить границы применимости формы представления «длинных» чисел в виде одномерных массивов, в которых каждая цифра занимает один байт.

Рассмотрен программный инструментарий системы поддержки принятия решений МАТПРОГ. Система является инструментальным средством моделирования и интеллектуализации задач принятия решений. Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение реализует решение поисковых задач на графах, экспертных систем и решателей, задачи линейного программирования, транспортной задачи, моделирование потоков в сетях и определение дерева разрезов сети, оценивание параметров линейных регрессий.

Рассмотрена методика расчета длиннофокусного зеркально-линзового объектива, содержащего главное сферическое вогнутое зеркало, зеркало Манжена и двухлинзовый компенсатор.

Авторская система физических величин и закономерностей (ФВиЗ), успешно используемая в области электромагнетизма, позволяет системно представить и изучить комплекс механических и гравитационных величин из условия их подобия электромагнитным величинам. Приводятся наглядные системно возможные закономерности с участием полевых гравитационных величин, подобных электромагнитным. В отличие от последних, гравитационные полевые величины вполне реальны и модельно представимы (скорость, ускорение и др.), что позволяет надеяться на реальность системных закономерностей с их участием. На основании обнаруживаемых в системе ФВиЗ связей с участием гравитационной константы дается гравитационно-кинематическая интерпретация причин проявления свойства инерции, законов сохранения импульса и момента импульса. Последние два свойства до сих пор объяснялись симметрией пространства по теореме Эмми Нётер, а наличие инертной массы связывалось, чаще всего, с ускоренным перемещением электрических зарядов.

Приведены результаты разработки и испытания в составе роботизированного танка Т-72Б созданных к настоящему времени программно-аппаратных средств управления движением. Основные принципы построения системы управления, обеспечивающей различные варианты и режимы движения мобильных робото-технических комплексов, ее обобщенный аппаратный и алгоритмический состав приведены в работе.

Рассмотрена задача редукции нелинейных систем. Отмечена определенная преемственность в подходах к решению задач редукции линейных и нелинейных систем. Дана классификация методов редукции нелинейных систем. Приведено решение задачи редукции модели движения объекта в нелинейной постановке.

Описывается использование алгоритмов машинного зрения применительно к задаче идентификации личности человека по изображению лица. Описаны алгоритмы идентификации по количественным и качественным признакам, приведены результаты экспериментов.

Рассмотрены вопросы расчета параметров резонатора твердотельного лазера с импульсной накачкой с учетом тепловой линзы, наводимой в активном элементе. Предложена методика расчета схем устойчивых конфигураций резонаторов, обеспечивающих большой коэффициент заполнения активного элемента излучением генерации и стабильность параметров излучения к флуктуациям оптической силы тепловой линзы.

Решена задача получения голограммных оптических элементов, формирующих прицельный знак произвольной осесимметричной геометрической формы для голографического прицела, для возможности оперативного подбора прицельного знака, исходя из смены условий стрельбы с помощью дифракционного оптического элемента, фокусирующего лазерное излучение в необходимое изображение. Приведены результаты расчета фазовой функции пропускания такого дифракционного оптического элемента, формирующего в своей фокальной плоскости изображение прицельного знака осесимметричной геометрической формы, теоретическая оценка распределения интенсивности в фокальной плоскости рассчитанного элемента при освещении его лазерным излучением с заданными параметрами.

Проведен анализ развития науки в период становления лазерной техники. Показан механизм социального отбора инноваций и влияния господствующей научной парадигмы на исследования. Продемонстрировано единство развития современной науки и техники и доказано, что исследования в сфере лазерной техники относятся к неклассическому типу научного знания.

Дано определение статической характеристики двигателя, отражающей качественную сторону процесса регулирования скорости при преобразовании энергии гателя в энергию механического движения

Рассмотрены экспериментальные данные по замерам полей скоростей и давлений в осерадиальных высоконапорных рабочих колесах центробежных компрессоров. Показано, что распределение реальных скоростей существенно отличается от идеального, а распределение давлений практически совпадает. Установлено сильное влияние геометрии на структуру потока. Определены предпосылки для разработки методики профилирования проточной части рабочих колес.

Рассмотрены физико-химические свойства растительных масел, применяемых в качестве топлива для дизельных двигателей. Подтверждена возможность использования смесей нефтяного дизельного топлива и растительных масел в качестве топлива для дизелей. Представлены результаты экспериментальных исследований дизеля типа Д-245, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и различных растительных масел.

Рассмотрены существующие методы расчета преобразования оптическими системами лазерного излучения и определены тенденции и перспективы их развития.

Теоретически проанализировано восстановление радиоизображения трехмерного объекта в виде совокупности точечных отражателей на основе фокусировки мультистатических радиоголограмм, получаемых при сканировании линейной приемо-передающей разреженной антенной решетки типа MIMO. Проведено сопоставление разрешающей способности по трем координатам для многочастотных радиоголограмм в сантиметровом и миллиметровом диапазонах: 10…16 и 30…36 ГГц.

Рассмотрена система синхронизации малобазовых пространственно-когерентных распределенных радиолокационных комплексов. Проведен анализ существующих на сегодняшний день методов синхронизации пространственно-распределенных систем. Сформулированы требования к точности синхронизации распределенных РЛС метрового и дециметрового диапазонов. Исследована стабильность опорных генераторов макета распределенной РЛС. Даны оценки точности временной привязки по эфиру в условиях многолучевого распространения радиоволн.

Рассматривается вариант построения системы силомоментного очувствления мобильного манипуляционного робота в виде интеллектуального агента системы управления. При выполнении технологической операции предлагается использовать принципы ситуационного управления роботом и формировать тактильный образ в виде отношения силовых факторов, возникающих в зоне контакта. Приводятся структура нейронной сети для реализации сенсорного контроллера силомоментного датчика и результаты испытаний разработанной системы в задаче раскройки листового металла.

Лазерная наплавка применяется в целях создания покрытий с повышенными свойствами для большого числа изделий. Одними из наиболее перспективных покрытий, созданных c использованием этой технологии, являются коррозионно-стойкие покрытия с дополнительным набором свойств, например износостойкости, жаропрочности и т. д. В связи с этим исследование стойкости покрытий на основе кобальтовых и никелевых сплавов представляет собой актуальную задачу.

Рассмотрена нетривиальная возможность селективного отражения, которая связана с пересечением дисперсионных кривых элементарных возбуждений различной физической природы. Определены типы пересечений и выполнена классификация спектральных кроссоверов. Для металлов, полупроводников и диэлектриков выведены формулы для условий наблюдения спектрального кроссовера в намагниченном ферромагнетике.

Рассмотрено взаимодействие положительных ионов водорода с поверхностью металла путем анализа структуры электронного газа металла в присутствии протона. Расчеты проведены в рамках теории многочастичных функционалов плотности. Получены результаты для энергетических характеристик взаимодействия иона водорода с поверхностью и пространственной структуры электронного газа в системе металл — адатом.

Рассмотрена структура и свойства фотонных кристаллов — квантитов, которые представляют собой кристаллические структуры с периодически расположенными квантовыми точками диэлектриков, сегнетоэлектриков, магнетиков или металлов. В этих кристаллах обнаружены запрещенные фотонные зоны, а также спектральные области, характеризующиеся отрицательным показателем преломления и аномальным замедлением электромагнитных волн. Возможно применение квантитов в качестве оптических элементов с отрицательным преломлением, селективных зеркал, узкополосных светофильтров и др.

Дан обзор истории создания лаборатории научно-исследовательских работ студентов (НИРС), рассмотрены основные направления деятельности зала НИРС кафедры “Физика” МГТУ им. Н.Э. Баумана. Объем и разнообразие тематики проводимых лабораторных работ соответствуют различным областям современной физики и ее применений, что позволяет обучающимся активно участвовать в учебной деятельности университета. При переходе от традиционного лабораторного практикума к практикуму с элементами научно-технических исследований обеспечивается качественно более высокий уровень подготовки будущих специалистов.

Приведены основные способы реализации общей воздушной криотерапевтической процедуры. Дана краткая характеристика процедуры с теплофизической точки зрения. Отдельно описаны установки, использующие запас жидкого азота и холодильные машины. Проведен сравнительный анализ эффективности установок и основных проблем при эксплуатации. Предложены варианты перспективных установок.

Рассматриваются модели BTW и Manna — двумерные самоорганизованно-критические модели типа кучи песка с изотропными консервативными правилами. Несмотря на сходство правил и идентичность их симметрий, модели характеризуются различными наборами критических показателей. Единственным нетривиальным совпадением является равенство показателей зависимости между площадью и периметром области лавин. В работе значение этого показателя определяется из условия масштабной инвариантности стохастического дифференциального уравнения, описывающего рост области лавины для обеих моделей. Установлено, что для этого процесса направления вовне и внутрь равноценны для модели Manna и неравноценны для модели BTW. Тем самым обнаружены различия в симметрии, обуславливающие разные свойства моделей.

Представлены первые результаты исследования равновесных конфигураций плазмы в ловушке токамак. Равновесие определяется условием Vi = 0, но в полном объеме учитывается инерция электронов, влияние которой на равновесие приводит к дополнительному уравнению на функцию полного тока J, отсутствовавшего в МГД-плазмостатике.

Приведены новые требования Федеральной службы по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК России) к сертификации средств антивирусной защиты в соответствии с методологией стандарта «Общие критерии», обзор особенностей проведения сертификационных испытаний для основных классов средств антивирусной защиты. Рассмотрены практические рекомендации по реализации соответствующих поддерживающих процедур.

Проанализирован ряд практических и теоретических проблем, возникающих при использовании стеганографии в кодах, исправляющих ошибки (Error Correction Code, ECC). Дан краткий анализ хорошо известных стеганографических приемов и методов. Изложены новые идеи применения стеганографических методов в кодах, исправляющих ошибки. Обоснована возможность и перспективность реализации стеганографических алгоритмов в кодах, исправляющих ошибки в цифровых многоцелевых дисках (Digital Versatile Disc, DVD), дисках Blu-Ray (BD) и голографических многоцелевых дисках (Holographic Versatile Disc, HVD).

Приведены типы исследуемых летательных аппаратов и их навигационные системы. Рассмотрены алгоритмические методы компенсации погрешностей навигационных систем и комплексов. Исследованы способы использования алгоритмов автономной коррекции инерциальных навигационных систем, алгоритмов оценивания, управления, комплексирования и прогнозирования.

Рассмотрены вопросы подготовки высококвалифицированных специалистов с точки зрения построения системы управления непрерывным образовательным процессом. Показано, что успешная деятельность в этом направлении должна базироваться на интеграции образования, науки, культуры, производства и творчества. Представлен алгоритм организации научно-исследовательской работы учащихся. Сделан вывод о необходимости тесного сотрудничества с промышленностью и наукой, предложены возможности решения вопросов, связанных с повышением эффективности подготовки высококвалифицированных специалистов.

Приведены результаты сравнения процессов обработки запросов в строчной и колоночной СУБД.

Рассмотрены паспортный контроль, информационные системы поддержки управленческих решений (ИСПУР) федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих свои полномочия в пунктах пропуска через государственную границу, экстернальный контроль интернального состояния объектов и на его основе показаны методы управления ИСПУР. Приведены методы создания базы знаний и данных о результатах функционирования ИСПУР, определяющей их функционально-целевое назначение. Изложена концепция создания ИСПУР и системы управления ее качеством. Формализованы процессы синхронизации функционирования ИСПУР и экстернального контроля. Предложен вариант прототипа программного обеспечения управления ИСПУР.

Рассмотрены принципы построения системы некооперативной биометрической идентификации людей. При данном уровне развития технологий построение таких систем возможно только на основе биометрической идентификации человека по изображению лица. Приведены параметры разработанных систем идентификации лица по его изображению и реконструированной 3D-модели лица.

Рассмотрены схемы крупномасштабного моделирования выброса тела из контейнера за счет давления пороховых газов твердотопливного газогенератора или двигателя, которые позволяют проводить оперативную и надежную экспериментальную отработку натурных систем выброса.

Проведен количественный анализ регулярных структурных свойств кодирующих и некодирующих районов последовательностей генома человека. На его основе предложен эффективный статистический критерий, позволяющий распознавать кодирующие районы последовательности ДНК генома человека. В них выявлена двухуровневая организация кодирования генетической информации.

Предложен способ расчета площади поверхности горения твердотопливного заряда, основанный на методе Монте-Карло. При отсутствии специализированного программного обеспечения способ позволяет получать в короткий срок результаты для зарядов с несложной пространственной геометрией.

Для техногенно-опасных объектов, критические отказы которых сосредоточены на заданном интервале времени, определен количественный показатель «средняя наработка до критического отказа». Установлены формула для его расчета, а также предельные и непараметрические оценки.

Рассмотрены вопросы разработки и совершенствования теоретических методов синтеза монохромного изображения из многодиапазонного в случаях, когда передаваемые изображения относятся к диапазону, отличному от видимого. Разработан метод автоматического синтеза монохромного изображения с использованием неоднозначной палитры, полученной с помощью решения уравнения Пуассона. Приведены численные результаты исследований и их сравнение с существующими средствами. Проанализированы преимущества и недостатки данного метода. Предложены способы устранения выявленных недостатков.

Приведено описание подходов к оценке быстродействия алгоритмов, реализующих операции сложения и вычитания целых чисел произвольной размерности, на основе подсчета числа операций, выполняемых в ходе их обработки. Это позволяет определить границы применимости формы представления “длинных” чисел в виде одномерных массивов, в которых каждая цифра занимает один байт.