В статье рассматривается разработка математической модели в детерминированной форме записи основных зависимостей, определяющих процесс парообразования в паросиловой установке с целью получения тепла и электроэнергии при использовании в качестве источника энергии биотоплива. Теоретически были рассчитаны параметры рабочего процесса установки; термический коэффициент полезного действия турбины; и т.д. Используя представленную математическую модель приведенную в статье и данные федеральной службы государственной статистики получаем численные значения рабочего процесса установки работающей на биотопливе. Для удобства все сводные теоретические данные численных значений основных теоретических зависимостей математической модели рабочего процесса макета паросиловой установки для получения тепла и электрической энергии был занесены в таблицу. Таким образом, теоретические исследования показывают возможность производства электроэнергии требуемого качества при использовании ботоплива для получения пара высокого давления.

Ключевые слова: математическая модель, рабочий процесс давление объём, паросиловая установка,получения тепла и электрической энергии, биотопливо

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

В настоящей статье исследована частотная зависимость катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником в звуковом диапазоне частот. На основании произведенных измерений построена схема замещения катушки, учитывающая активные потери, происходящие в результате магнитного гистерезиса, а также появляющуюся на более высоких частотах емкостную составляющую тока. В статье приведена методика определения параметров схемы замещения, которые, вследствие сложности математической модели, определялись статистическим усреднением решений систем нелинейных уравнений. Сделаны выводы о возможностях практического применения данной схемы замещения в электронных устройствах

Ключевые слова: схема замещения катушки индуктивности, частотная зависимость полного сопротивления катушки индуктивности, активные потери в сердечнике

05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается приближённый алгоритм поиска решения задачи факторизации целых чисел путём сведения к оптимизационному варианту задачи выполнимости булевых формул, содержащей в каждом дизъюнкте ровно 3 литерала (MAX-3SAT). Для последней задачи строится непрерывный вещественнозначный функционал, глобальный минимум которого совпадает с решением MAX-3SAT. Показано использование метода простой итерации в сочетании с методом переменной окрестности и байесовским округлением. Изложено, что глобального минимума не всегда удаётся достигнуть из-за наличия на траектории поиска локальных экстремумов, однако точки, соответствующие локальным оптимумам, могут быть проанализированы на предмет совпадения отдельных компонент решения с точным. Приведены результаты численных экспериментов, которые показали, что разработанный гибридный метод определяет верно на 7% бит выполняющего набора больше чем предшествующие разработки авторов. Также представленный метод поиска задачи факторизации рассмотрен с позиции защищенности квантовых каналов связи в системах квантового распределения ключа. Описана типовая структура системы квантового распределения ключа.

Ключевые слова: задача факторизации целых чисел, оптимизационный вариант задачи выполнимости булевых формул (MAX-3SAT), метод переменой окрестности, вещественнозачный фнкционал представления MAX-3SAT, квантовое распределение ключа

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассмотрено ударное взаимодействие звеньев механизма тросозаделочного станка на примере модели «косых» ударов, когда ударные импульсы возникают между звеньями не только вдоль линии удара, но и в касательной к соударающимся поверхностям плоскости. Показано, что возникающие значительные импульсы между соударяющимися элементами способствуют созданию волновых процессов в длинных корпусах. Такие процессы за счет их передачи на трубчатые корпуса шпинделей приводят к возникновению акустических полей

Ключевые слова: шумообразование, виброакустика, вибродемпфирование, нормирование шума, излучение шума

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье описано решение задачи применения основного уравнения пассивной локации для расчета зон покрытия инфракрасных извещателей. Методика расчета разработана на основе уравнения максимальной дальности действия пассивного приемника. В исследовании были рассмотрены три модели соотношения параметров сигнала и шума: сигнал на фоне белого шума при полностью известных параметрах сигнала и шума; обнаружение сигнала, фаза и амплитуда которого неизвестны; обнаружение случайного сигнала на фоне шума. В результате проведенного исследования были найдены условия, при выполнении которых формулы пассивного обнаружения сигнала на фоне помех дают корректные результаты. Таким образом, была установлена связь статистической теории обнаружения с уравнением дальности действия пассивного извещателя.

Ключевые слова: информационная безопасность, инфракрасный извещатель, пассивная локация, инженерно-техническая защита, пироэлемент

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье на основе анализа определены основные технические и организационные мероприятия, что позволило провести постановку задачи по совершенствованию системы управления технологическим процессом портальной мойки автомобилей. Разработана математическая модель нечеткого управления автомойкой за счет программного регулирования подачи воды в зависимости от формы, геометрических размеров и степени загрязнения автомобиля, с целью уменьшения расхода воды и повышения энергоэффективности портальной мойки. В качестве алгоритма нечеткого вывода предложен алгоритм Мамдани, который легко реализуется в программном продукте MATLAB на основе знаний и опыта экспертов, а также моделирования работы оператора. Формализация описания уровня подачи воды, формы, размеров и степени загрязнения автомобиля проведена при помощи лингвистических переменных, приведен их вид и описание элементов терм-множеств этих переменных. Предлагаемая математическая модель может быть использована при проектировании систем управления и другими типами автоматических автомобильных моек.

Ключевые слова: автомобильная мойка, математическая модель, нечеткое управление, алгоритм нечеткого вывода, лингвистическая переменная, терм-множество лингвистической переменной, базовое множество

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной статье для решения задачи оптимального размещения информационных ресурсов по узлам распределённой информационной системы по критерию минимума среднего времени реакции системы на запросы пользователей предложен оригинальный эвристический алгоритм, использующий представление о базах данных, как о точках многомерного пространства, а об узлах, в которых эти базы размещаются как о кластерах.Представлены результаты численных экспериментов в зависимости от используемой архитектуры распределённой системы и от способа обеспечения целостности данных.Численные эксперименты показали домтаточно высокую эффективность предложенного алгоритма.

Ключевые слова: распределённая информационная система, распределённая база данных, локальная вычислительная сеть, нелинейная комбинаторная оптимизация, интенсивности формирования запросов, матрица формирования запросов пользователями, матрица распределения отношений по у

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Статья еще раз выделяет проблему роста травматизма в нашей стране. В статье представлен разработанный цифровой комбинезон для работ на высоте, исключающий возможность нарушения правил ТБ, контролирующий целостность ремней. Делается вывод, что безопасность человека, его жизнь нельзя отдавать на откуп только ему самому в быстроразвивающемся техногенном обществе, человеку должны активно помогать цифровые технологии

Ключевые слова: неудовлетворительные условия труда, простейшие защитные средства от падения человека, оптоволокно, вероятности возникновения опасности, цифровые технологии

05.02.08 - Технология машиностроения , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проводится эконометрический анализ ВВП на душу населения в РФ.В качестве экзогенных переменных используются количество выбывающих человек из РФ, номинальная начисленная средняя заработная плата и объем экспорта. Полученная модель множественной линейной регрессии исследуется на качество.

Ключевые слова: валовой внутренний продукт, ВВП на душу населения, эконометрический анализ, модель множественной линейной регрессии, эндогенная переменная, экзогенная переменная, гетероскедостичность

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

В работе рассматривается интерполяция плана горизонталей, полученного в рамках преобразования изображения топографической карты в геоинформационную систему местности, для получения цифровой модели рельефа. Авторами предложен метод, с помощью которого можно отразить рельефность местности, учитывая распределённый характер данных. Метод сравнивался с методами линейной интерполяции, интерполяции кубическими сплайнами и интерполяцией Сибсона по критериям максимального отклонения, среднеквадратического отклонения и скорости обработки. Экспериментальное исследование проводилось на сгенерированных с помощью метода diamond-square местностях. Разработанный метод показал улучшение показателей качества по сравнению с существующими методами и рекомендован к использованию при интерполяции плана горизонталей.

Ключевые слова: интерполяция, геоинформационная система, топографическая карта, цифровая модель рельефа, распределённые данные

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Приведен дополненный алгоритм построения иерархической карты высот для систем технического зрения, использующих стереокамеры как основной датчик. Рассмотрены основные виды препятствий для роботизированной платформы и критерии их обнаружения и классификации. Разработан критерий для разбиения ячеек по оценке их заполненности и критерий определения препятствий по перепаду высот. Показаны преимущества карты с изменяемым размером ячеек перед постоянным размером на модельных данных, а также результаты работы базового и дополненного алгоритма на реальных данных.

Ключевые слова: модель проходимости, карта высот, обнаружение препятствий, облако точек, стереозрение, метод главных компонент

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведен анализ механизмов, которые ограничивают рост выходных характеристик генерации ионных рекомбинационных He-Ca лазеров при увеличении объема активной среды и частоты повторения импульсов. С использованием математической модели He-Ca лазера рассчитаны достижимые погонные мощности генерации для активных элементов различной геометрии. Показано, что возможными путями повышения выходных характеристик являются чернение поверхности лазерных трубок, использование независимого ввода паров кальция, использование принудительного охлаждения, а также применение трубок с прямоугольным сечением.

Ключевые слова: лазер на парах металла, ионный рекомбинационный He-Ca лазер, импульсно-периодический разряд, газоразрядная плазма, саморазогревной режим, математическое моделирование

01.04.21 - Лазерная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведены теоретические исследования распределения температуры при лазерном нагреве пленки прекурсора TiO2 на поверхности FTO/стеклянной подложки. Моделирование осуществлялось на основе численного решения уравнения теплопроводности в программе Matlab для определения плотности энергии лазерного излучения необходимой для кристаллизации TiO2. Показано, что на поверхности прекурсора TiO2 температура достигает максимального значения в момент времени 133 нс при Гауссовой временной форме лазерного импульса. Оптимальная плотность энергии для кристаллизации пленки прекурсора TiO2 при использовании наносекундной длительности импульса составляет 1,3-1,6 Дж/см2, когда температура по толщине пленки соответствует 400-500 °C. Полученные результаты моделирования согласуются с экспериментальными исследованиями.

Ключевые слова: численное моделирование, лазерный нагрев, распределение температуры, пленка TiO2, солнечный элемент

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В настоящей статье приводятся результаты исследования эффективности подходов применительно к прогнозированию поведения параметров газораспределительных сетей (ГС) с учетом реальных данных, собираемых в процессе их непрерывного контроля, представляющих собой интервальные временные ряды (ИВР). Обосновывается необходимость учета случаев наличия сезонности в ИВР, вызванной периодическими колебаниями уровня соответствующей величины, которая характерна для параметров многих систем и объектов. Выполняется сравнительный анализ эффективности специальной интервальной модификации экспоненциальной модели, нейросетевых и гибридных моделей прогнозирования применительно к ИВР с сезонностью, отмечаются их достоинства и недостатки.

Ключевые слова: интервальный временной ряд, модель на базе экспоненциального сглаживания, нейросетевая модель, долгосрочная краткосрочная память, гибридная модель

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье предложена методика для автоматической сегментации спутниковых снимков по нескольким классам, таким как здания, реки, дороги и.т.д. на базе свёрточных нейронных сетей. Программная реализация предложенной методики заняла второе место в конкурсе по сегментации спутниковых снимков на площадке Kaggle в задаче: Dstl Satellite Imagery Feature Detection. В статье изложено как именно следует готовить изображения для тренировки нейронной сети, в подробностях изложены принципы транировки. Предложена структура нейронной сети для сегментации. Сеть построена на базе UNET с дополнительными BatchNormalization и Dropout слоями, на базе двойных свёрточных блоков. Описана процедура кроссвалидации для оценки точности полученных моделей. Приведены описания алгоритмов для постпроцессинга и методика уточнения сегментации за счёт применения ансамбля из нескольких моделей. Предложена специализированная модель для нахождения на снимке объектов малого размера, таких как «автомобили» и «мотоциклы». Так же приведён обзор других методов, которые использовались для решения этой задачи, но не были включены в финальное решение. В экспериментальных результатах показано, что эффективность нейронных сетей в этой задаче крайне высока и можно автоматически подготовить разметку местности, похожую на разметку, сделанную вручную. И тем самым сэкономить средства, так как на ручную разметку на сегодняшний день тратятся существенные финансовые средства.

Ключевые слова: свёрточные нейронные сети, спутниковые снимки, сегментация изображений, машинное обучение, кроссвалидация, коэффициент Жаккара, сеть UNET, распознание изображений, компьютерное зрение, результаты соревнований

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На примерах опор скольжения с гидродинамическим клином сопоставляются специфические особенности несжимаемой смазки (капельная жидкость) и сжимаемой (газ). Объясняется физическая природа процессов, протекающих в газовых смазочных слоях. Рассмотрены главные преимущества осевых и радиальных газодинамических подшипников со спиральными микроканавками, которые получили самое широкое и эффективное применение не только в качестве опор скольжения, но и как наилучшие бесконтактные уплотнения.

Ключевые слова: смазочный слой, гидродинамический клин, давление, несущая способность, спиральные канавки, оптимальные параметры

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается движение эритроцитов по узким капиллярам диаметром меньше диаметра эритроцита. При перемещении по узким капиллярам эритроциты перекатываются подобно гусенице трактора. Частота вращения эритроцитов достигает несколько десятков оборотов в секунду. Электрические заряды, расположенные на поверхности эритроцита, движутся вместе с мембраной эритроцита и в окружающем пространстве создают магнитное поле. Построена двухмерная модель движения эритроцитов по узким капиллярам. Рассмотрены различные варианты: либо соседние эритроциты вращаются в одну сторону, либо в разные стороны. При разных вариантах получаются различные распределения напряженности магнитного поля. Расчеты магнитного поля проводились при различных расстояниях между эритроцитами и скоростях вращения мембраны эритроцита. Показано, что при расстояниях между эритроцитами меньших, чем два диаметра капилляра влиянием соседних эритроцитов можно пренебречь (различие составляет меньше 3%).

Ключевые слова: математическая модель, магнитное поле, эритроциты, узкие капилляры, напряженность магнитного поля

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Приведён краткий обзор проблемы потери качества изображения. Рассмотрены и проанализированы методы для восстановления расфокусированных изображений. Описаны функции смаза и способы дефокусировки изображения, а также механизм по устранению трёх основных видов смаза изображения. Был проведен ряд экспериментов над расфокусированными изображениями. Разобран алгоритм деконволюции изображения при помощи фильтра Винера и при помощи метода регуляризации Тихонова. В работе проведен анализ корректности применения фильтра Винера и регуляризации Тихонова для смазанных изображений.Определена зависимость времени выполнения алгоритма от размерности восстанавливаемого изображения. Установлено, что на тестируемых задачах - временная сложность фильтра Винера в 1,1 раза меньше временной сложности регуляризации Тихонова.

Ключевые слова: фильтр Винера, деконволюция по Винеру, регуляризации Тихонова, восстановление изображений, смазанные изображения, motion blur, размытие по Гауссу

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

в статье рассмотрены вопросы моделирования тепловых эффектов в вихревых трубах с использованием прикладных программ, на примере CFD-комплекса FlowVision. Рассмотрены вопросы практического применения теплового эффекта в вихревых трубах, предложено использование процесса холодоснабжения в вихревых трубах для управления микроклиматом в овощехранилищах с целью повышения сохранности продукции. Данная статья представляет интерес для широкого круга читателей, занимающихся вопросами моделирования в пакетах прикладных программ.

Ключевые слова: тепловой эффект, холодоснабжение, теплоснабжение, микроклимат, моделирование, САПР, прикладная программа, 3D-модель. CFD-комплекс, FlowVision

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

С использованием аппарата замкнутых экспоненциальных сетей массового обслуживания (СеМО) разработана математическая модель для решения задачи получения интегральных показателей распределённой информационной системы на базе локальной вычислительной сети с использованием трёхуровневой клиент-серверной архитектуры. Преведены базовые соотношения для конструирования матриц переходных вероятностей и интенсивностей обслуживания в узлах сети.

Ключевые слова: распределённая информационная система, тонкий клиент, сервер приложений, cервер баз данных, концептуальная модель, матрица переходных вероятностей, интенсивности обслуживания, стационарная вероятность, уравнение глобального баланса, среднее время реакции

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На основе уравнений Рейнольдса для тонких слоев вязкой ньютоновской жидкости найдены законы распределения давления в несжимаемых и сжимаемых несущих слоях ступенчатой опоры. Для достижения физически более ясного сравнения смазочных свойств и несущей способности двух разных смазочных сред использована плоская модель ступенчатой опоры. Получены алгоритмы вычисления подъемной силы и жесткости обоих смазочных слоев, позволяющие перейти к постановке и решению задач оптимизации безразмерных геометрических параметров и сравнительных интегральных характеристик гидродинамических и газодинамических ступенчатых опор скольжения.

Ключевые слова: смазочный слой, вязкость, давление, плотность, уравнения Рейнольдса, сплайны, число Петрова

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Представлена модель выбора оптимального варианта рукояти экскаватора, сочетающая в себе классические методы принятия решения и статистическое моделирование параметров несущей способности и нагруженности

Ключевые слова: принятие решений, надежность ресурс, моделирование, одноковшовый экскаватор, рукоять, оптимизация

05.02.08 - Технология машиностроения , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе проведен анализ 16 алгоритмов обработки изображений для выделения микрообъектов на гистологических срезах биоткани. Показано, что для изображений, полученных с помощью различных микроскопов и красителей, не существует одного универсального метода обработки изображений. Выбор алгоритма в существенной мере зависит от конкретного типа микроскопа. Рассмотренные алгоритмы дают более надежные результаты для высококонтрастных изображений при использовании конфокального микроскопа.

Ключевые слова: обработка изображений, выделение контуров, биологические микрообъекты, OpenCV, ImageJ, морфометрическая обработка

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Энергозатраты на сушку зерна составляют около 30% от общей энергоёмкости процессов производства зерна. Снижение энергоёмкости сушки возможно за счёт исполь-зования микроволнового поля. В этом случае необходимо разработать такую конструкцию СВЧ – конвективной зоны, чтобы обеспечить равномерность сушки зерна по всему её объёму. Для этого целесообразно проводить моделирование процесса. Разработанная компьютерная модель тепло и – влагообмена в зерновом слое позволяет проводить моделирование при изменяющихся параметрах зернового слоя и агента сушки. Кроме того в ней учтены особенности изменения удельной мощности микроволнового поля в зоне сушки от влажности зерна и расстояния до магнетрона. В работе представлены результаты моделирования сушки зерна при двух вариантах распределения воздуха в СВЧ – конвективной зоне.

Ключевые слова: сушка зерна, слой зерна, микроволновое поле, СВЧ – конвективная сушка, тепло и – влагообмен, компьютерная модель, моделирование

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Качество электроэнергии является одним из основных проблем, необходимых для нормального функционирования ответственных технологических процессов в которых незначительное искажение напряжения питания может повлечь за собой нарушение нормальной деятельности предприятий. Известно несколько решений данной проблемы: системы бесперебойного питания, технология быстрого автоматического ввода резерва (БАВР), динамический компенсатор искажения напряжения. Наиболее интересным решением представляется применение динамического компенсатора искажения напряжения (далее ДКИН) с многоуровневыми инверторами напряжения. Известно несколько функциональных решений ДКИН [1-3], однако моделированию систем ДКИН с многоуровневыми инверторами напряжения уделено недостаточно внимания. Целью исследования является создание работоспособной имитационной модели многоуровневого динамического компенсатора искажения напряжения, для повышения качества электроснабжения. В статье исследуются принципы построения динамического компенсатора искажения напряжения с многоуровневыми инверторами напряжения. Предлагается имитационная модель. Разработана принципиально новая структурная и функциональная схемы динамического компенсатора искажения напряжения с многоуровневой системой. Определены требования к динамическому компенсатору искажения напряжения, нагрузке, LC-фильтрам, вольт-добавочным трансформаторам и преобразователю. Результаты получены путем моделирования системы в пакете MatLab 2016b. Результаты моделирования показали, что заявленный функционал ДКИН обеспечивает компенсацию уровня напряжения в заданном диапазоне провалов напряжения. Полученные результаты могут использоваться для стабилизации электроснабжения: в системах питания медицинских учреждений, электрического транспорта, ответственных энергетических объектов высокой категории.

Ключевые слова: динамический компенсатор искажения напряжения (ДКИН), система автоматического управления, режимы работы ДКИН, модель системы ДКИН, многоуровневый инвертор напряжения, имитационная модель, искажение напряжения, вольт-добавочный трансформатор, электроэнерги

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ