2015 год, №2

Содержание выпуска
ОПТИМАЛЬНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ ПОИСКА МЕСТА ОТКАЗА В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРЕНАЖЕРАХ ДЫХАТЕЛЬНОЙ МУСКУЛАТУРЫ
Н. В. Ивахно
Стр. 5 — 15
Актуальность и цели. Рассмотрена актуальная задача построения алгоритма поиска места отказа в системах технической диагностики тренажеров дыхательной мускулатуры, использование которой уменьшит вероятность возникновения баротравмы пациента. Результаты. Предложена методика построения логической последовательности проверок диагностических параметров, базирующаяся на информационной оценке процесса распознавания. Исходными данными для алгоритма, реализующего указанную методику, являются номера блоков, на которые согласно задаваемой в техническом задании глубины диагностирования разбивается образец, а также перечень всех возможных диагностических параметров, характеризующих функциональные связи между блоками. В качестве условия, управляющего алгоритмом на каждом последующем шаге, выбраны результаты предыдущего контроля параметров тренажера.Выводы. Разработанный условный информационный алгоритм поиска места отказа обеспечивает своевременную оценку и корректировку работы основных составляющих блоков дыхательного тренажера, повышенную отказоустойчивость функционирования.
АЛГОРИТМЫ ГЕНЕРАЦИИ ДЕРЕВЬЕВ ДЛЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОИСКА
П. П. Макарычев , Н. В. Слепцов
Стр. 16 — 23
Актуальность и цели. Применение эволюционных методов вычислений позволяет эффективно решать широкий круг слабоформализуемых задач. При этом эволюционные вычисления требуют комплексного решения ряда проблем, в число которых входит генерация структур решений, что обусловливает актуальность рассматриваемых вопросов. Материалы и методы. Генетическое программирование – эволюционный метод оптимизации, который генерирует функциональные программы решения конкретных задач. Обычно программы формируются в виде дерева, интерпретируемого как s-выражение языка LISP. Массовая генерация программ/деревьев при каждом цикле эволюционного моделирования предъявляет к качеству алгоритмов генерации достаточно высокие требования по скорости, размеру дерева и вероятностным характеристикам узлов. Предложенные алгоритмы сочетают свойства высокоэффективных с точки зрения генерации структур решений с обеспечением повышенной устойчивости генетического моделирования. Результаты и выводы. Предлагаются новые алгоритмы, которые обеспечивают создание однородно распределенных структур и более низкую вычислительную сложность и управление их характеристиками на основе данных пользователя.
МЕТОДЫ УМНОЖЕНИЯ В СЕТЯХ СВЯЗИ С ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЙ ЗАЩИТОЙ ИНФОРМАЦИИ
Б. А. Савельев , Г. В. Бобрышева , А. Г. Убиенных
Стр. 24 — 35
Актуальность и цели. В системах связи и криптографической защиты информации широко применяются средства умножения элементов конечного поля GF( pm) , построенные на основе логических схем или запоминающих устройств. При реализации устройств умножения особый интерес представляют операции умножения элементов в нормальном базисе, которые являются предметом анализа в данной работе. Целью работы является построение конструкции умножителя в поле с нормальным базисом. Материалы и методы. Приведенные в работе теоретические обоснования утверждений по генерации нормальных базисов и построению конструкций умножителя показаны с использованием специального математического аппарата. Результаты. Исследованы процессы умножения элементов нормального базиса, реализуемые с помощью аппаратных средств. Получены математические выражения для определения количества нормальных базисов. Доказано, что любой неприводимый полином генерирует нормальный базис, число конструкций умножителя элементов в нормальном базисе для любого поля GF( pm) равно количеству классов сопряженных элементов, каждый из которых определяется ведущими элементами циклотомических классов и не зависит от структуры порождающего полинома. Показаны два способа нахождения ведущих элементов для полей GF(25) и GF(26) , обеспечивающих получение одной конструкции умножителей. Выводы. Результаты теоретических и практических исследований средств умножения элементов конечного поля показали, что элементы конечного поля GF( pm) , представленные в нормальном базисе, могут быть сгенерированы с помощью любого неприводимого полинома, а сложность конструкции умножителей определяется ведущими элементами циклотомических классов. Построение умножителей в поле с нормальным базисом позволяет обеспечить наибольшую регулярность структуры, что особенно важно при реализации устройств умножения на БИС или программируемых логических матрицах.
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ ДЛЯ АДАПТАЦИИ РЕШАЮЩИХ ПРАВИЛ СРЕДСТВ ОБНАРУЖЕНИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ
С. М. Захаров , М. А. Митрохин , А. Е. Климов
Стр. 36 — 44
Актуальность и цели. Объектом исследования являются способы адаптации решающих правил средств обнаружения систем безопасности объектов. Предметом исследования являются методы прогнозирования временных рядов. Целью работы является проведение анализа возможности использования методов прогнозирования временных рядов для адаптации решающих правил средств обнаружения систем безопасности объектов. Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием методов прогнозирования временных рядов и распознавания образов. Результаты. Рассмотрены методы прогнозирования временных рядов. Проведен анализ возможности использования методов прогнозирования временных рядов к задаче адаптации решающих правил алгоритмов средств обнаружения охранных систем. Выводы. В результате анализа методов прогнозирования временных рядов определены возможности их использования для адаптации средств обнаружения систем безопасности объектов на различных этапах разработки и эксплуатации.
RISC-ЯДРО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МНОГОМЕРНЫХ МАССИВОВ
Р. Н. Федюнин , А. С. Войнов , И. В. Сенокосов
Стр. 45 — 55
Актуальность и цели. Работа на стыке нескольких областей математических и информационных дисциплин дает результаты, которые находят применение в различных прикладных областях, таких как цифровая обработка сигналов, криптография и пр. Элементы матричной алгебры позволяют создать алгоритмы параллельной и распределенной обработки многомерных массивов. Реализация на программируемой логической интегральной схеме позволяет сделать быструю и дешевую апробацию схемотехнической и программной реализации математического аппарата. Именно поэтому данные тематики широко представлены учеными России и Запада. Материалы и методы. Исследование и реализация RISC-ядра для обработки многомерных массивов (матриц) проведены на основе формализма теории недетерминированных автоматов с последующим функциональным моделированием RISC-ядра в системе автоматизированного проектирования ALTERA QUARTUS. В качестве основных алгоритмов исследования и реализации блоков взяты алгоритмы матричной алгебры. Результаты. Приведено подробное описание RISC-ядра для обработки многомерных массивов. Получена модель функционирования RISC-ядра на основе теории недетерминированных автоматов. Предложена система канонических уравнений на основе математической модели RISC-ядра. Произведена схемотехническая реализация функциональных блоков RISC-ядра с последующим моделированием в системе автоматизированного проектирования Altera Quartus. Выводы. Предложен способ реализации функциональных блоков RISC-ядра для выполнения операций матричной алгебры. Использована теория недетерминированных автоматов для реализации модели функциональных блоков устройства. Произведено математическое описание, а затем функциональное моделирование устройств на уровне soft-процессора.
АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СБОЕУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ, ОСНОВАННЫХ НА ПЛИС, ПОСРЕДСТВОМ ПРИМЕНЕНИЯ КОНВЕЙЕРИЗИРОВАННЫХ ФУНКЦИЙ
О. М. Брехов , М. О. Ратников
Стр. 56 — 68
Актуальность и цели. При проектировании сбоеустойчивых систем, основанных на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), большую роль играет корректный выбор аппаратной платформы и методов обеспечения сбоеустойчивости. Провести подобный анализ для реальной системы сложно и не всегда возможно на ранних этапах разработки. Целью данной работы является проведение анализа различных архитектурных методов обеспечения надежности при реализации их в базисе различных ПЛИС. Материалы и методы. Предлагается новая методика к проведению анализа архитектурных способов обеспечения сбоеустойчивости, которая является развитием идеи использования сдвиговых регистров в качестве тестовой системы и позволяет проводить анализ на ранних этапах разработки. В рамках этой методики предлагается провести сравнение характеристик исходной тестовой системы и аналогичных тестовых систем, защищенных от сбоев анализируемыми архитектурными методами обеспечения надежности. Для этого исходная и защищенные системы реализуются в базисе ПЛИС, после чего проводится оценка появления неисправимого сбоя в каждой из анализируемых систем. На основании этих данных и характеристик полученных систем делается вывод об эффективности применения данных методов обеспечения надежности. Результаты. Разработана новая методика анализа архитектурных методов обеспечения надежности. Применение методики показано при анализе следующих методов обеспечения надежности: поблочное мажорирование, мажорирование на уровне системы и защита на основе кода Хэмминга, – реализованных на ПЛИС двух разных производителей. Выводы. Проведенный анализ показал, что из рассмотренных методов оптимальным по критерию сбоеустойчивости является метод, использующий поблочное мажорирование.
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ г. НОВОРОССИЙСКА
Д. В. Тимшина
Стр. 69 — 81
Актуальность и цели. Эффективность управления организациями зависит от взаимодействия различных факторов. Рассматривая факторы как специфическую информацию, обладающую собственными свойствами и оказывающую влияние на конкурентоспособность продукции, информационно-технологический фактор выступает в качестве основного. Его сущность – создание единого информационного пространства управления предприятием и обеспечение возможности его использования для поддержки принятия решения в реальном времени. Интегрированные корпоративные информационные системы (КИС) являются реальным выражением данного фактора. Цель данной работы – исследовать информационные системы организаций г. Новороссийска (подсистемы стратегического и производственного менеджмента); дать оценку использования возможностей функционала установленного программного обеспечения, информационных ресурсов и технологий для реализации бизнес-процессов предприятий и поддержки принятия управленческих решений. Предметом исследования являются КИС организаций. Материалы и методы. Исследование проводилось автором в форме заочного анкетирования. Были отобраны ответы 23 респондентов. В выборку были включены частные производственные организации, выпускающие продукцию и (или) предоставляющие услуги. Организации с государственной и муниципальной формой собственности и предприятия финансово-кредитной сферы в выборку не были включены. Для расчетов показателей были использованы выборочный метод и метод средних. Для оценки характеристик качества программных средств использована методика, опирающаяся на стандарты, действующие в Российской Федерации: ГОСТ Р ИСО/ МЭК 9126–93, ГОСТ 28195-89 и ИСО/МЭК 12207–95. В анкетировании приняли участие менеджеры, исполнительные директора, начальники ИТ-подразделений, главные инженеры, руководители. Результаты. Определены: доли ERP-систем разных типов платформ, внедренных на предприятиях; состав программных средств (систем), доля их использования для реализации функциональных задач стратегического менеджмента и поддержки бизнес-процессов производственного менеджмента; используемый функционал КИС (модулей ERP систем); доли предприятий, использующих BI-технологии и имеющих веб-сайт/веб-портал. Выполнена оценка КИС предприятий на основе анализа соответствия программного продукта показателям качества. Выявлен положительный эффект от внедрения КИС и факторы эффективности внедрения КИС. Выводы. Результаты исследования позволили сделать выводы о степени внедрения КИС на предприятиях и их развитии, а также использования работниками управления современных программных средств и BI-технологий, что позволило оценить роль КИС для экономического развития предприятий.
ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫЙ АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ СЕГМЕНТАЦИИ «СИГНАЛ/ПАУЗА» ДЛЯ СИСТЕМ РАСПОЗНАВАНИЯ РЕЧИ
А. К. Алимурадов , П. П. Чураков
Стр. 82 — 94
Актуальность и цели. Объектом исследования являются этапы обработки речевых сигналов, применяемые в системах распознавания речи. Предметом исследования является задача сегментации «сигнал/пауза», представляющая собой обнаружение границ участков сигнала и пауз в общем потоке речевых сигналов. Цель работы – разработка и исследование помехоустойчивого алгоритма сегментации «сигнал/пауза», адаптивного к агрессивно зашумленной среде. Материалы и методы. В разработке алгоритма использовались: метод адаптивной обработки нелинейных и нестационарных сигналов – комплементарная множественная декомпозиция на эмпирические моды; метод обработки статистических данных – независимый компонентный анализ; метод разграничения с использованием понятий нормального распределения и одномерного расстояния Махаланобиса. Результаты. Разработан и исследован помехоустойчивый адаптивный алгоритм сегментации «сигнал/пауза» для систем распознавания речи. Представлена блок-схема алгоритма с подробным математическим описанием. Указаны преимущества по сравнению с известными алгоритмами сегментации «сигнал/пауза», применяемыми в системах распознания речи. Разработанный алгоритм обеспечивает повышение коэффициента действительного обнаружения в среднем на 13 %. Выводы. Сопоставление результатов исследований позволяет сделать вывод, что разработанный помехоустойчивый адаптивный алгоритм сегментации «сигнал/пауза» рекомендуется для практического применения в системах распознавания речи, используемых в агрессивно зашумленной среде.
МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ВЕКТОРОВ АКУСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ФРАЗЫ В УСЛОВИЯХ ШУМОВЫХ
Т. Т. Стас , М. А. Щербаков , В. В. Сазонов
Стр. 95 — 103
Актуальность и цели. Повышение точности распознавания речи в условиях наличия шумовых помех представляет собой важную задачу, поскольку существуют области применения систем распознавания речи, где, несмотря на растущую актуальность, существует проблема достижения высокой точности распознавания при наличии различных шумовых воздействий. Объектом исследования являются бортовые системы автоматического распознавания речи. Предметом исследования являются повышение вероятности распознавания речи в условиях шумовых помех. Цель исследования – разработка методов и алгоритмов повышения точности распознавания в условиях наличия шумовых помех. Материалы и методы. Исследование методов распознавания речи в условиях шумовых помех выполнено с использованием нейронных сетей и скрытых марковских моделей. Результаты. Разработан метод получения вектора акустических признаков на основе применения мел-частотных кепстральных коэффициентов. Основу разработанного метода составила новая формула обучения линейных однослойных нейронных сетей (ЛОНС), полученная с помощью применения двух целевых функций. Первая целевая функция – это вероятностная функция нормального гауссовского многомерного распределения, вторая целевая функция – это функция вычисления кепстральных коэффициентов на основе применения линейных однослойных нейронных сетей для вычисления средней спектральной мощности. Выводы. Предложен метод получения вектора акустических признаков на основе применения мел-частотных кепстральных коэффициентов. Алгоритм обучения ЛОНС, основу которого составляет формула обучения, полученная на основе применения двух целевых функций, позволил повысить вероятность распознавания речи в условиях шумовых помех.
АБСТРАКТНЫЙ И СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ПАРАДИГМЫ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ В РАСПРЕДЕЛЕННОМ ОКРУЖЕНИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ1
В. И. Волчихин , А. В. Дубравин , С. А. Зинкин
Стр. 104 — 122
Актуальность и цели. Объектом исследования являются распределенные системы обработки данных, работа которых основана на принципах, названных в статье парадигмами. Рассмотрена парадигма, используемая для проектирования программного обеспечения промежуточного слоя, ориентированного на обмен сообщениями в распределенном окружении. Предметом исследования являются вопросы абстрактного и структурного проектирования рас- пределенных сетевых приложений на основе логико-алгебраического подхода и некоторых методов искусственного интеллекта. Цель работы – совершенствование методов проектирования распределенных приложений на основе концептуальных, логических и логико-алгебраических моделей, положенных в основу технологии распределенного программирования в сетях ЭВМ, основанной на передаче сообщений. Материалы и методы. Предлагаемые методы позволяют разрабатывать распределенные приложения для обработки данных, соответствующие некоторой формальной спецификации. Для реализации распределенных приложений обработки данных выбраны методы, не требующие специальных синтаксических примитивов при организации параллелизма в распределенных системах. Описание и поддержка параллелизма в распределенных системах осуществляется средствами, реализуемыми на основе перехода от первоначальных концептуальных представлений процессов, базирующихся на правилах вывода и концептуальных графов, к непосредственному программированию путем прямого использования логико-алгебраических выражений в качестве формализованных спецификаций. Результаты и выводы. Предложенные новые концептуальные, логические и логико-алгебраические модели распределенных вычислений в системах с передачей сообщений отличаются от известных тем, что они относятся к классу непосредственно исполнимых (реализуемых), применение которых позволяет снизить трудозатраты при создании распределенных сетевых приложений.
СОВОКУПНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
А. В. Светлов , А. С. Колдов , Н. В. Родионова , Е. А. Ломтев , Б. Ф. Цыпин
Стр. 123 — 135
Актуальность и цели. Актуальность разработки средств измерений параметров пьезокерамических элементов обусловлена быстрым развитием пьезоэлектрического приборостроения и расширением области применения таких элементов. Целью работы является подтверждение возможности определения всех электрических параметров пьезокерамических элементов, представляемых четырехэлементными эквивалентными электрическими схемами. Материалы и методы. Электрические параметры пьезокерамических элементов определяются путем решения системы уравнений, описывающих результаты совокупных измерений с синусоидальным и импульсным тестовыми сигналами. Результаты. Представлена структурная схема стенда для автоматизированного проведения совокупных измерений параметров пьезокерамических элементов. Приведена методика измерений. Путем моделирования в среде PSpice дана оценка погрешностей измерений, вносимых соединительным устройством, предназначенным для подключения пьезокерамического элемента к генератору тестовых сигналов и к измерительной схеме. Выводы. Подтверждена возможность определения всех электрических параметров пьезокерамических элементов путем решения системы уравнений, описывающих результаты совокупных измерений с синусоидальным и импульсным тестовыми сигналами. Установлено, что соединительное устройство для подключения пьезокерамического элемента должно иметь малые монтажные емкости.
УСКОРЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И СИСТЕМЫ ИХ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ
Г. А. Солодимова , А. В. Светлов , А. С. Ишков , Р. А. Лемаев , Б. Ф. Цыпин
Стр. 136 — 146
Актуальность и цели. Широко использующиеся в измерительных и управляющих системах микросхемы цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) являются перспективными изделиями. Однако широкое применение в технике указанных изделий требует поддержания их технических параметров на неизменно высоком уровне. Одним из способов обеспечения надежности микросхем является организация системы производственного контроля параметров ЦАП, которая является важной научно-технической задачей. Цель работы – разработка современного автоматизированного рабочего места инженера-испытателя, позволяющего выполнять ускоренные испытания микросхем. Материалы и методы. Измерение параметров ЦАП выполняется с использованием стандартных средств измерений, а также оригинальных методик оценки соответствия параметров ЦАП установленным в технической документации значениям. Результаты. Разработано автоматизированное рабочее место инженера- испытателя для проведения ускоренных испытаний ЦАП на надежность с применением прецизионной элементной базы и современных средств измерений для получения высоких метрологических характеристик. Выводы. Разработка автоматизированного рабочего места инженера-испытателя позволила значительно повысить качество проведения ускоренных испытаний ЦАП за счет оперативного получения данных и возможности мониторинга за ходом проведения испытаний.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА МЭМС-СТРУКТУРЫ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ ДАТЧИКОВ1
А. Н. Бормотов , Г. Н. Косоротов , Е. М. Белозубов
Стр. 147 — 155
Актуальность и цели. Объектом исследования являются тонкопленочные тензорезисторные датчики давления (ТТДД) и их чувствительные элементы, которые выполнены в виде МЭМС-структур. Предметом исследования являются влияние нестационарных температур и термодеформаций на температурные поля, деформации и электрические параметры тензодатчиков. Цель работы – на основе математического моделирования температурных полей, деформаций и электрических параметров тензодатчиков разработать методы и средства минимизации влияния нестационарных полей температур и термодеформаций с одновременным измерением температур тензорезисторов. Материалы и методы. Исследования проводились с применением принципов и методов системного анализа, теории математического моделирования и математической статистики в условиях действия нестационарных полей температур и термодеформаций с одновременным измерением собственных температур тензорезисторов. Результаты. Разработаны методы и средства минимизации погрешностей измерения давления в условиях действия нестационарных температур и термодеформаций. Получены математические модели неинформативного преобразования термоЭДС в выходной сигнал тонкопленочных МЭМС-структур ТТДД с идентичными тензоэлементами, при необходимости из которых могут быть получены решения для любых ТТДД с мостовой схемой. Выводы. Преимуществом предложенных решений является уменьшение влияния нестационарной температуры за счет возможности раздельного учета температуры каждого из тензорезисторов. Кроме того, преимуществом рассматриваемого решения является то, что индивидуальный учет температуры каждого тензорезистора позволяет учесть индивидуальные температурные характеристики каждого, тем самым снизив погрешности измерения в условиях действия нестационарных полей температур и термодеформаций.
ЛАЗЕРНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ РАЗВЕРТКОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ПОЛЯ
С. В. Капезин , С. Н. Базыкин , Н. А. Базыкина , К. С. Самохина
Стр. 156 — 161
Актуальность и цели. Объектом исследования являются лазерные информационно-измерительные системы с пространственно-временной разверткой интерференционного поля. Предметом исследования являются процессы преобразования интерференционной полосы на окне фотодиодной линейки в результате перемещения подвижного отражателя объекта. Целью работы является определение возможности измерения линейного перемещения объекта с помощью фазового сдвига световых волн пространственно-временной разверткой интерференционного поля. Материалы и методы. Исследование процессов преобразования интерференционной полосы на окне фотодиодной линейки проведены методом гармонического анализа с помощью Фурье-преобразования. Результаты. Рассмотрен механизм измерения линейных перемещений подвижного объекта с помощью лазерных гетеродинных интерферометров. Показано, что применение двухчастотных источников оптического излучения позволяет упростить оптическую схему измерения. Приведена схема лазерного гетеродинного интерференционного датчика линейных перемещений, использующая одночастотный источник оптического излучения. Выводы. Проведение высокоточных измерений с дискретностью менее одного микрометра и расстояний в несколько метров возможно только с использованием лазерных измерительных систем. При этом построение оптических схем зависит от применяемого источника оптического излучения. В статье проведен анализ построения оптических схем интерферометров при использовании различных источников оптического излучения. Описан метод измерения фазового сдвига световых волн посредством циклического сканирования интерференционной полосы узкой дифракционной щелью.
ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ АКТИВНОЙ ВИБРОЗАЩИТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
А. В. Лысенко , А. В. Затылкин , Н. К. Юрков
Стр. 162 — 170
Актуальность и цели. Существующие активные амортизаторы предназначены для снижения амплитуды вибраций радиоэлектронных устройств (РЭУ) не только на резонансных частотах, но и на всем требуемом диапазоне частот. Такой подход влечет за собой усложнение конструкции активных амортизаторов за счет введения дополнительных средств измерения вибраций. Рассматривается новый вариант создания конструктивно простых средств активной виброзащиты РЭУ, реализующих способ снижения вибрационных нагрузок на резонансных частотах Материалы и методы. Выбран наиболее актуальный способ, на основе которого разработана структура алгоритма формирования сигналов обратной связи для информационно-измерительной системы активной виброзащиты РЭУ. Предложено осуществить реализацию алгоритма на базе микроконтроллера ATmega128, для чего проведен теоретический анализ его вычислительной мощности. Результаты и выводы. Разработан алгоритм формирования сигналов обратной связи для информационно-измерительной системы активной виброзащиты РЭУ. Проведены экспериментальные исследования быстродействия предложенного алгоритма в связке с микроконтроллером ATmega128. Реализация данного алгоритма позволяет использовать его в информационно-измерительных системах при защите от внешних вибрационных воздействий на частотах до 10 кГц.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ, АРМИРОВАННЫХ ВОЛОКНАМИ ИЗ СТЕКЛА И
А. Ю. Муйземнек , В. Я. Савицкий
Стр. 171 — 181
Актуальность и цели. Устойчивой тенденцией развития мирового автомобилестроения является увеличение количества деталей из композиционных материалов в конструкциях легковых автомобилей. Стремительное развитие композиционных материалов и технологий, отсутствие достаточной информации о физико-механических свойствах новых композиционных материалов создает трудности при проектировании изделий из них. Целью работы является технологическое обеспечение изготовления деталей из слоистых пластиков, армированных волокнами из стекла и углерода, включающее методическоеобеспечение проведения испытаний, выбор моделей сопротивления материалов деформированию и разрушению, а также создание информационной базы о физико-механических свойствах слоистых пластиков и их компонентов. Материалы и методы. В качестве исследуемых материалов выбраны слоистые пластики на основе угле- и стеклотканей, изготовленные по технологиям ручного формования, вакуумного мешка и вакуумной инфузии. Экспериментальные исследования заключались в испытаниях плоских образцов методом растяжения вдоль направления нитей основы, а также под углом 45° и 90°. Результаты. Создано методическое обеспечение проведения испытаний, выбора моделей сопротивления материалов деформированию и разрушению слоистых пластиков, армированных волокнами из стекла и углерода. Выводы. Информационная база о физико-механических свойствах слоистых пластиков и их компонентов может быть использована при проектировании конструкций и технологий изготовления элементов конструкций легковых автомобилей из слоистых пластиков, армированных волокнами из стекла и углерода.
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПЛАТ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ПРИ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ 1
А. Н. Литвинов , О. Ш. Хади , Н. К. Юрков
Стр. 182 — 191
Актуальность и цель. Моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) основных элементов конструкций радиоэлектронных систем (РЭС) в условиях реальной эксплуатации является актуальной проблемой, решение которой позволяет на ранних этапах проектирования выявлять наиболее нагруженные элементы РЭС и принимать конструкторско-технологические решения для оптимизации проектируемых конструкции. Целью работы является повышение надежности и обеспечение требуемых тактико-технических характеристик изделий РЭС конструкторско-технологическими способами. Материалы и методы. Рассмотрена математическая модель реальной платы РЭС с навесными элементами (излучающими тепло), находящейся под действием эксплуатационного теплового режима. Математическое моделирование теплового поля и НДС платы основано на применении метода конечных элементов, реализованного в программном комплексе ANSYS. Результаты. Выполнено математическое моделирование и анализ тепловых полей и НДС платы при действии эксплуатационных внешних тепловых воздействий. Установлены наиболее нагруженные зоны платы, в которых могут развиваться дефекты механического происхождения, в том числе и латентные, в условиях эксплуатации РЭС. Предложены конструкторско-технологические методы по снижению термомеханических напряжений и повышению надежности конструкции. Выводы. Предложенная модель позволяет исследовать НДС платы с учетом реального расположения и условий установки навесных элементов на ней. Путем математического моделирования установлены наиболее нагруженные зоны платы и ее элементов при эксплуатационных тепловых воздействиях.
ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ УПРОЧНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ ПРИ СБОРКЕ С АНАЭРОБНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
И. И. Воячек , Д. В. Кочетков , С. Г. Митясов
Стр. 192 — 204
Актуальность и цели. Одним из перспективных направлений обеспечения функциональных свойств соединений с натягом является управление контактным взаимодействием сопрягаемых деталей, в частности, применение при сборке анаэробных материалов, полимеризующихся в зоне контакта. Главным достоинством применения анаэробных материалов является то, что данная технология позволяет избирательно упрочнять различные участки соединений с натягом. Во многих конструкциях нагрузка, действующая на соединение, распределяется по его длине неравномерно, наиболее нагруженным является участок со стороны приложения эксплуатационной нагрузки и, как правило, этот участок в большей степени подвергается фреттинг-коррозии при действии знакопеременных и динамических нагрузок. Цель работы – исследование возможности рационального обеспечения эксплуатационных характеристик соединений с натягом путем избирательного (местного) упрочнения при сборке с анаэробными материалами. Материалы и методы. Моделирование несущей способности соединения с натягом осуществляется методом конечных элементов с учетом теории контактного взаимодействия сопрягаемых поверхностей. Приводятся результаты экспериментальных исследований. В качестве материала для упрочнения соединения применяется анаэробный материал. Результаты и выводы. Исследован способ избирательного упрочнения соединений с натягом при сборке с анаэробными материалами, позволяющий рациональным образом повысить прочность соединения, особенно при малых и средних натягах. Установлено, что эксплуатационная нагрузка в виде крутящего момента или осевой силы по длине соединения с натягом распределяется крайне неравномерно, в основном нагружен участок со стороны приложения нагрузки. Неравномерность нагружения соединений с натягом необходимо учитывать при проектировании конструкции, а также технологии сборки и упрочнения соединений. Для снижения затрат следует упрочнять участки соединения, находящиеся со стороны приложения нагрузки, при этом достигается практически тот же эффект, что и при нанесении анаэробных материалов по всей длине соединения.
ПРОЧНОСТЬ КОРПУСОВ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
А. С. Вашурин , Л. Н. Орлов
Стр. 205 — 217
Актуальность и цели. При проектировании и доводке конструкций машин необходимо стремиться к снижению их снаряженной массы при одновременном улучшении эксплуатационных характеристик, таких как грузоподъемность, расход топлива и других. Кузов составляет значительную часть от всего транспортного средства как по массе, так и по стоимости. Снижение материалоемкости кузова при одновременном улучшении прочностных и жесткостных параметров является одной из важнейших задач при проектировании. Для достижения этого в работе проведена оценка влияния изменения отдельных деталей на параметры корпуса в целом. Материалы и методы. Исследование проводилось методом регрессионного анализа. Расчетные исследования по оценке прочности корпуса гусеничной машины выполнены методом конечных элементов. Результаты. Разработаны подробные конечно-элементные модели корпуса снегоболотохода. Получены результаты исследования влияния отдельных элементов на прочность, жесткость и металлоемкость корпуса гусеничной машины. Выводы. По результатам проведенного исследования установлено, что наиболее нагруженным режимом является переезд машиной через препятствие с опорой на крайние диагональные катки. Наиболее напряженной зоной является передняя часть корпуса в зоне соединения основания с каркасом пола. Одно основание не способно воспринимать эксплуатационные нагрузки, характерные для снегоболотоходов. На прочность конструкции наибольшее влияние оказывает каркас пола, а на изгибную жесткость – основание корпуса.