МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Рассмотрено одно из решений проблемы повышения точности обработки изделий на металлорежущем станке. Выявлены пути повышения точности центрирования шпиндельного узла вертикально-фрезерного станка в различных конструктивных сполнениях: введена промежуточная опора, заменены подшипники в опорах шпиндельного узла. Для предложенных вариантов выполнены проверочные расчеты на жесткость. Выявлена конструктивная схема, обеспечивающая наибольшую точность бработки.

Рассмотрены причинно-следственные проблемы менеджмента в России. Проанализированы характерные проблемы российских систем управления предприятиями. Выявлены недостатки европейской и российской моделей развития менеджмента, которые значительно отличаются одна от другой. Обоснована необходимость нового российского пути развития производительных сил, прежде всего науки и вооруженного ею человека.

Рассмотрены понятия риск и неопределенность, а также их роль в принятии стратегически важных для компании решений. Обоснована необходимость проверки принадлежности закона распределения случайной величины к семейству распределения аусса.

Рассмотрены алгоритмы учета погрешности исходной информации в задачах оптимизации систем, обладающих сетевой структурой. На примере задачи о максимальном потоке показаны особенности применения алгоритмов.

Статья посвящена взаимодействию систем глобального позиционирования ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система)/GPS (Global Positioning System) и наземных вычислительных центров. Изложены основы построения системы аршрута передвижения транспорта в Web-среде. Дано описание алгоритма функционирования системы, принципа построения хранилищ баз данных и технологий, используемых для построения системы клиентского отслеживания передвижения оммерческих грузов.

Рассмотрена система автоматизации работы call-центров. Приведена разработанная на основе открытой платформы FreeSwitch программа, реализующая прогрессивный и предиктивный алгоритмы набора номеров при обзвонах. Даны описания интерфейсов и структур баз данных автоматизированной системы.

Рассмотрена структурная организация двоичного дерева поиска с «барьером». Описаны особенности его построения и функционирования. Дано графическое отображение хем хранения двоичного дерева. Показана реализация алгоритмов поиска и построения двоичного дерева.

Рассмотрены схема хранения деревьев с произвольным ветвление «left child» — «rightsibling» (LCRS) и модифицированная схема LCRS для построения двоичного дерева. Приведены алгоритмы создания дерева с порядком на «детях», добавления узла в модифицированную схему LCRS и подсчета числа узлов двоичного дерева LCRS.

Рассмотрена проблема анализа изображений для выделения контуров движущихся объектов. Проанализированы характерные особенности методов контурного анализа, указаны их основные достоинства и недостатки.

Рассмотрены основные методы оптимизации графических приложений, написанных с использованием OpenGL. Описаны методы низкоуровневой оптимизации, в том числе использующие различные расширения OpenGL. Приведены улучшенные методы отрисовки графических объектов. Изложены методы изменения формата графических объектов для повышения производительности конечных приложений.

Исследована проблема отвода теплоты, образующейся при работе электронных изделий. Проведен ряд экспериментов, подтверждающих эффективность применения микронасосов в качестве охлаждающих устройств для полупроводниковых приборов, компьютеров, видеокарт, лазеров, светодиодных систем освещения и т. д. Выявлены некоторые особенности использования микронасосов. Полученные результаты важны при разработке интегрированных систем (в том числе и по технологии MEMS).

Проведено исследование простого и регенеративного термодинамических циклов газотурбинной установки малой мощности (микроГТУ). Показано, что при проектировании энергетических установок на базе микроГТУ расчетную степень повышения авления целесообразно принимать в диапазоне значений 3,5…5, что обеспечивает высокий КПД элементов проточной части и высокий отпуск теплоты при работе в режиме когенерации. Созданная на базе данной микроГТУ регенеративная нергетическая установка характеризуется максимальным эффективным КПД, сравнимым с КПД газопоршневых энергетических установкок.

Рассмотрены вопросы, связанные с анализом процесса разогрева термокатода с применением закона сохранения энергии. Проведено моделирование процесса разогрева термокатода на основе тонкого стержня, нагреваемого электрическим током. роцесс разогрева описан дифференциальным уравнением в частных производных второго порядка, вывод которого основан на закономерностях по теплопроводности твердых тел, теории теплопроводности и известном математическом аппарате с спользованием средств вычислительной техники.

Статья посвящена проблеме обнаружения движущихся объектов на видеопоследовательности. Дано определение понятию оптического потока. Рассмотрен наиболее эффективный метод для вычисления оптического потока — метод Лукаса — Канаде. Предложен обзор улучшенных вариантов метода. Описаны основные применения оптического потока.

Представлена разработка модели технического зрения образов для решения задачи навигации мобильного робота в естественной среде. Рассмотрены возможности использования различных способов поиска особых точек. Определены требования к ортовым системам поиска особых точек. В качестве основного подхода предложено использовать нейросетевые модели обработки информации, показаны преимущества и недостатки этого подхода. Проведено исследование возможностей сетей опфилда и сетей на основе радиальных нейронов. Проведено моделирование и определены наиболее эффективные по точности и скорости модели сетей. Полученная модель проверена на реальных примерах. Рассмотрены возможные методы скорения процедуры поиска особых точек вследствие сокращения исследуемых областей. Определены пути реализации предлагаемого подхода в рамках бортовых систем технического зрения.

Рассмотрены различные состояния базы данных (снимки), которые отражают различные состояния объектов реального мира, изменяющихся со временем под влиянием нешних факторов. Показано, что в таких системах все хранимые в базе данные являются актуальными в момент выполнения соответствующих запросов и хранят единственное текущее) состояние объектов предметной области. Последнее свойственно большинству современных реляционных баз данных. Указано существование множества редметных областей, в которых необходимо хранить историю изменения структуры базы данных и самих данных. В таких системах сложно выполнить запрос к изменяющимся анным и определить ограничения целостности, которые содержатся в нескольких состояниях базы данных. Одним из путей решения подобных задач является применение етемпоральной модели базы данных и расширение функциональности языков запросов. Предложено провести преобразование нетемпоральной модели базы данных к емпоральной посредством добавления временных отметок к данным для хранения их истории. Это достигается введением в базу данных новых кортежей, в которых может зменяться значение только одного атрибута, что приводит к избыточности хранения информации. В статье дан анализ и оценка избыточности хранения информации в темпоральных реляционных базах данных.

Проведено сравнение асимптотической формулы Харди — Рамануджана для разбиений натуральных чисел с числом микросостояний путем вычисления энтропии квантовой труны через формулу Эйлера — Маклорена. Кратко рассмотрен другой подход, использующий подсчет числа состояний через обратное преобразование Лапласа татистической суммы.

Представлен обзор основных направлений аппаратной реализации нейронных сетей и оценены их возможности для использования на борту малых космических аппаратов. Рассмотрены основные требования к бортовым системам управления и подходы к их нейросетевой реализации. Перечислены ограничения и требования к ресурсам, выдвигаемые для бортовых систем малых космических аппаратов. Показано, что возможно реализовать эффективное решение задачи в сетях небольшой сложности. Проведено моделирование отдельных узлов нейросетевой системы управления в условиях ограниченных ресурсов. Представлена нейросетевая модель аппроксимации табличной модели атмосферы. Сформированы варианты решения задачи в вещественных и дискретных форматах синаптических весов. Проведен анализ ошибок аппроксимации в сетях разной архитектуры. Показано, что даже для вариантов с дискретизированной формой входов и коротким форматом представления синаптических весов качество решения задачи является достаточным.

Рассмотрен алгоритм исследования устройств, динамика которых описывается нелинейными дифференциальными стохастическими уравнениями. Метод исследования основан на замене стохастической задачи эквивалентным семейством детерминированных задач, полученным по разработанной методике, что позволяет с необходимой точностью вычислять вероятностные характеристики случайных процессов систем управления. Алгоритм исследования обладает высокой степенью универсальности, не накладывает ограничений на стационарность и законы распределения случайных сигналов и случайных параметров системы управления, позволяет вычислять не только моментные характеристики, но и вероятности. Точность расчета вероятностных характеристик определяется количеством выборок случайных величин, полученных детерминированным способом.

Дано сравнение различных методов определения вязкости неидеальных газовых смесей. Рассчитаны вязкости смеси газов Н2О и СО2 при их различных концентрациях и параметрах в высокотемпературной турбине. Установлено незначительное расхождение результатов, полученных с использованием различных методик. Показано, что влияние температуры смеси на ее вязкость значительно превышает влияние выбора расчетной методики в рассмотренном диапазоне концентраций.

Предложен алгоритм расчета нелинейных систем управления, основанный на представлении процессов в форме разложения по базисной системе функций, и использования аппарата структурных преобразований, а также методов математического программирования. Алгоритм метода предполагает замену каждого звена системы управления матричным оператором. Особенностью алгоритма является процедура вычисления эквивалентных матричных операторов нелинейных элементов с помощью итерационных схем. Критерий эквивалентности — равенство ыходных сигналов нелинейного элемента и эквивалентного ему линейного элемента, заданного матричным оператором, при отработке конкретного входного сигнала. Такой подход позволяет перенести задачу синтеза уже на класс линейных систем. На примере радиоэлектронной системы автоматического управления подробно рассмотрен алгоритм расчета, приведены его результаты, показывающие точность решения задачи.

Управление распределенными системами является сложной проблемой, решение которой требует построения адекватных математических моделей, включая модели, учитывающие воздействие случайных факторов. В статье описаны алгоритмы татистического анализа систем с распределенными параметрами в постановке задачи Гурса и параметрической идентификации в смысле определения статистических характеристик случайных параметров этих систем. Оба метода основаны на спользовании так называемых проекционных моделей, которые являются результатом проекционной аппроксимации исходных непрерывных моделей, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных со случайными оэффициентами. Указанная аппроксимация выполняется с использованием матричных операторов. Ключевым моментом является процедура аналитического усреднения стохастического оператора системы, основанная на приближенном редставлении данного оператора в виде матричного ряда. В результате получается усредненная проекционная модель системы с распределенными случайными параметрами. Задача идентификации неизвестных статистических характеристик случайных параметров математической модели сводится к задаче минимизации квадратичного функционала, вычисляемого с использованием усредненной проекционной модели. Рассмотрен пример решения задачи идентификации математического ожидания и дисперсии одного случайного параметра модели стохастической системы. Использование усредненных проекционных моделей позволяет строить эффективные вычислительные алгоритмы решения задач статистического анализа и параметрической идентификации. Данные алгоритмы допускают араллельную реализацию.

Рассмотрены методики определения температурной зависимости вязкости разрушения с заранее заданной границей достоверности. Показана возможность их применения для материалов, используемых при производстве корпусов атомных реакторов.

Показана возможность применения концепции мастер-кривой для прогнозирования температурной зависимости вязкости разрушения на основе испытаний маломасштабных образцов для материала применяемого при изготовлении корпуса ВВЭР-1000.

Разработан способ выращивания кристаллов для метода направленной кристаллизации с помощью перемещения осевого температурного поля без перемещения образца или нагревателя. Управление осевым тепловым потоком, обеспечивающим оддержание постоянной скорости кристаллизации, осуществляется с помощью двух нагревателей по данным расположенных на оси термопар над и под кристаллом. Управление всеми параметрами процесса кристаллизации в режиме реального ремени осуществляется с помощью разработанного универсального компьютерного интерфейса. Интерфейс отображает температуру на нагревателях и образце, скорость ее изменения на всех этапах процесса роста, управляющие коэффициенты, мплитуду, частоту и спектр дискретного преобразования Фурье подводимых механических возмущений (ускорений), угол отклонения оси роста кристалла от направления вектора гравитации. Установка позволяет проводить эксперименты по изическому моделированию процессов тепломассопереноса при выращивании полупроводниковых кристаллов.

Описан один из вариантов процесса очистки кремниевого сырья, сильно легированного мышьяком. Приведены результаты теоретического расчета эффективности предложенного метода, сочетающего процесс высокотемпературного вакуумного отжига с последующей кристаллизационной очисткой при выращивании кристаллов методом Чохральского. Представлена методика использования данного метода при подготовке загрузок для роста слитков мультикристаллического кремния.

Описана методика и приведены результаты расчета погрешности определения целевой концентрации носителей заряда. Определены основные параметры, которые влияют на погрешность измерения удельного электрического сопротивления на литке,полученном при использовании описанной в статье загрузки для его роста.

Рассмотрены математическое моделирование и задачи идентификации класса объектов и систем, базирующихся на решении линейных дифференциальных уравнений и интегральных уравнений первого рода, что приемлемо в методах спектральной оптимизации.

Рассмотрена работа одного из основных узлов хлоратора эжекционного (вакуумного) типа — водоструйного насоса (эжектора). Обоснован выбор параметров эжектора, арактеризующих его производительность. Решена задача определения хлорпоглощения в зависимости от параметров эжектора и характеристик водного раствора, позволяющая обеспечить точность дозирования газообразного хлора и исключить возможность передозировки.

Изложены разработанные методика и алгоритм построения активных RC-фильтров с требуемыми частотными свойствами при минимальной конструктивной сложности. В процессе решения задач использованы алгоритмические процедуры оптимального спектрального приближения численных результатов.

Знание характеристик последовательностей прямоугольных импульсов, а также владение методами, алгоритмами и соответствующим математическим аппаратом позволяет эффективно решать все многообразие задач, связанных с применением рямоугольных импульсов. В статье рассмотрены результаты работы компьютерной программы, которая позволяет аппроксимировать периодическую функцию, описывающую прямоугольные импульсы, конечным числом гармоник тригонометрического ряда Фурье.

Рассмотрены результаты работы компьютерной программы, которая позволяет моделировать различные виды механических колебаний: гармонические, затухающие и вынужденные. В программу заложены математические модели в виде дифференциальных уравнений с начальными условиями. Программа позволяет полностью описать и визуализировать процесс механических колебаний.

Исследован процесс конденсации азота в титане, протекающий в мобильных системах вакуумирования. Путем оптимизации формы элементов газопоглотителя удалось уменьшать отрицательное воздействие плавления титана и увеличить поверхность заимодействия титановых таблеток с азотом. Установлено, что оптимальной формой элементов является сплошной цилиндр. Проведена оптимизация способа инициирования процесса для обеспечения скорейшего инициирования реакции транспортировки фронта горения к большей поверхности). Показано, что на скорость последующего поглощения азота существенное влияние оказывает конфигурация расположения быстровоспламеняющихся таблеток, примыкающих к инициатору, и еста инициирования.

Описана конструкция устройства для конденсации азота в титане. Рассмотрены варианты конденсации сухого и влажного азота. Показаны основные этапы техники проведения эксперимента.

Рассмотрен вопрос выбора современных образовательных технологий при реализации требований Федерального государственного образовательного стандарта на основе отбора по образовательным целям, группам дисциплин, особенностям образовательных технологий. Затронута проблема реализации межпредметных и метапредметных связей внутри образовательного маршрута.

Предложен простой алгоритм терминального (кусочно-постоянного) управления перемещением штока пневмопривода из любого начального состояния в любое конечное остояние за фиксированное время, малое фиксированное число равных шагов, с учетом всех ограничений и без удара об ограничитель. Алгоритм использует плоскости ереключения, которые получены аппроксимацией решений 900 задач линейного программирования симплекс-методом.

Рассмотрено решение задачи быстродействия для линейных стационарных объектов со скалярным ограниченным управлением и фазовыми ограничениями в виде параллелепипеда. В предложенном алгоритме используется переход от задачи быстродействия к задаче линейного программирования, которая решается симплекс-методом. Изложенный метод относится к группе методов параметризации управления.

Выявлена зависимость концентрации растворителя на поверхности ступени от радиуса размыва. Определена скорость растворения боковой поверхности. Рассчитан промежуток времени, за который может произойти обрушение кровли камеры растворения.

Рассмотрена проблема подземного растворения солей. Выделены основные подходы: задача с краевыми условиями на границе камеры растворения, аналитический метод, олуэмпирический метод. Принято, что все процессы протекают в изотермических условиях.

Проведен анализ проблем и факторов, определяющих качество и структурное совершенство кристаллов белков. Особое внимание уделено процессам кристаллизации с использованием температуры. Рассмотрены аппаратура и методы, применяемые при кристаллизации белков в нашей стране и за рубежом. На основе проведенных исследований разработан и реализован метод управляемой кристаллизации белков, который обеспечивает оперативное разделение процессов зародышеобразования и роста образовавшихся кристаллов. Этот метод не требует большого количества растворов белков, исключает возможность повреждения кристаллов при проведении ифракционных исследований. В конструкцию оборудования заложен модульный принцип компоновки: увеличение производительности установок сводится к простому аращиванию однотипных блоков, базовая конструкция модулей допускает модернизацию и модификацию для наращивания числа ростовых ячеек и дооснащения диагностическим и контрольно-измерительным оборудованием.

В работе предложена математическая модель полета, которая основана на традиционных подходах, используемых для пассажирских дозвуковых самолетов. Оптимизация участка полета, связанного с участком крейсерского полета, проведена с учетом ксплуатационных ограничений гражданской авиации. При моделировании полета использованы встроенная модель двухконтурного турбореактивного двигателя, позволяющая рассчитать характеристики силовой установки при любых режимах полета, традиционные подходы при моделировании полета дозвукового самолета в вертикальной плоскости. Алгоритм расчета отражает особенности отдельных участков полета: взлет, первичный набор высоты, основной набор высоты и т. д. Для каждого частка составлена характерная для заданного режима полета система дифференциальных уравнений движения ЛА. Системы дифференциальных уравнений решены численным методом предиктор-корректор. Разработана программа, моделирующая олет пассажирского самолета, получена оптимальная программа полета для дальнемагистрального самолета с высоким аэродинамическим качеством. Проведен анализ требуемого аэронавигационного запаса топлива при различных дальностях полета.

Проведен анализ влияния эффекта завихренности на удельный тепловой поток в ламинарном пограничном слое на непроницаемой стенке на поверхности полусферы в сверхзвуковом воздушном потоке. Предложена инженерная методика для учета эффекта завихренности путем коррекции удельного теплового потока.

Представлены результаты математического моделирования процесса отрывного обтекания осесимметричных тел на базе концепции вязко-невязкого взаимодействия. Были рассмотрены умеренные дозвуковые скорости потока газа. Численное моделирование процесса обтекания тел осуществлено методом дискретных вихрей. Для более полного учета влияния донного давления была применена формула Хорнера. Изучались режимы течения с линией отрыва потока, близкой к контуру онного среза. Рассмотрены цилиндрические тела с головной частью оживальной формы без хвостовой части. По результатам математического моделирования предложены зависимости длины хвостового участка эквивалентного тела от числа Рейнольдса и длины обтекаемого тела. Представленные в работе зависимости позволяют построить относительно несложную замкнутую методику расчета отрывного дозвукового обтекания тел с учетом влияния донного давления.

Толщина потери импульса в ламинарном пограничном слое относится к числу важных его характеристик, а вопрос о точности ее расчета по известным формулам не получил удовлетворительного освещения в литературе. В данной статье эта проблема ешается на базе проведения систематических численных расчетов уравнений пограничного слоя.

Рассмотрены явные антисамодуальные решения комплексных уравнений Эйнштейна на основе изотропных решений действительных уравнений Максвелла в вакууме. Показано, что решению уравнений Максвелла, описывающему поле электромагнитного узла, соответствует известная метрика Спарлинга – Тода.

В статье приведены результаты систематических исследований инженерных методов расчета конвективного теплообмена и трения в критической точке сферы на базе численного решения уравнений пограничного слоя. Установлено, что погрешность звестных формул существенно выше, чем указано в литературных источниках. Предложена система соотношений, характеризующаяся повышенной точностью расчета теплообмена и трения.

Проведен анализ влияния распределения напряжений на характер распределения гидридов в циркониевых оболочках твэлов дисперсионного типа. Показано, что в оболочках твэлов под воздействием растягивающих напряжений может происходить ереориентация гидридов циркония, обусловливающая появление радиально ориентированных гидридов и охрупчиванию оболочки при расхолаживании твэла. Определены значения растягивающих напряжений, при которых ориентация гидридов меняется с тангенциальной на радиальную.

Статья посвящена описанию механизма упругого взаимодействия локальных микродефектов, называемых дырками, которые образуются и накапливаются в зоне вынужденной эластичности перед фронтом трещины разрушения в полимерах. Рассчитаны упругие поля дырок, их собственная упругая энергия, энергия взаимодействия дырок и сила их парного взаимодействия. Показано, что взаимодействие дырок приводит к тому, что каждая дырка окружена скоплением более мелких дырок.

Изучается простейшая кинематическая модель системы самонаведения для встречно-догонных режимов. Маневр цели моделируется стационарно-коррелированным случайным процессом. Для оценки координат фазового состояния кинематического звена, а именно угловой скорости линии визирования и нормального ускорения цели, применяется фильтр Калмана. Система дифференциальных уравнений Риккати для ковариаций ошибок ввиду нестационарности и нелинейности в замкнутом виде не поддается исследованию, однако в трех специальных случаях найдено замкнутое решение ее графическим или аналитическим способом. Указывается на необходимость имитационного моделирования с целью установления рамок применимости олученных в работе результатов.

В работе предложен способ определения сочетания толщин слоев, при котором обеспечиваются заданные максимально допустимые температуры на их границах (контролируемые точки), при условии, что число варьируемых слоев не равно числу контралируемых точек. Приведен численный пример решения задачи проектирования трехслойной конструкции, подверженной двухстороннему нагреву, с учетом требования, что максимальная температура внутреннего слоя конструкции не должна превышать 1 073 K. Это требование выполняется за счет вариации толщин наружных теплоизоляционных слоев. Решение, полученное разработанным методом, асимптотически приближается к оптимальному решению задачи в экстремальной постановке.