№ 6 (2021)

Опубликован: 2022-01-31

Весь выпуск

РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОНИКА И РАДИОТЕХНИКА

  • МИКРОВОЛНОВЫЕ МАКЕТЫ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

    А. Г. Быков, И.В. Ошкин , В. Б. Профе , С. А. Степаненко, К.В. Троцюк , Е. В. Тяпков
    Аннотация

    Интерференционные логические элементы (ИЛЭ) являются неотъемлемой частью
    вычислительных машин в современном мире. Одной из важнейших задач разработчиков
    современной вычислительной техники, является уменьшение длительности выполнения
    логических операций, обеспечивая тем самым быстродействие различных вычислительных
    комплексов, применяемых, например, при моделировании крупных объектов с большим ко-
    личеством деталей в различных отраслях промышленности, а также при обработке
    большого объема информации. Возможный путь решения данной задачи состоит в исполь-
    зовании ИЛЭ, основанных на элементной базе оптического диапазона длин волн. Цель, для
    которой разрабатываются данные макеты микроволновых ИЛЭ, состоит в реализации
    функций ИЛЭ на базе микрополосковой линии в сверхвысокочастотном диапазоне частот
    (СВЧ). В работе представлены результаты моделирования, разработки конструкции, из-
    готовления и испытаний макетов микроволновых интерференционных логических элемен-
    тов, образующих полный функциональный базис. Модель микроволнового макета ИЛЭ,
    реализующего функции «И», «исключающее ИЛИ» и «НЕ», состоит из 4 типов функцио-
    нальных узлов СВЧ: циркуляторов, одноступенчатых кольцевых сумматоров мощности,
    двухшлейфного направленного ответвителя и элементов отбора мощности, представ-
    ляющие собой направленные ответвители с боковой связью, с заданным коэффициентом
    ответвления. Для подтверждения принципа действия ИЛЭ и их реализуемости использо-
    вано численное моделирование системы методом конечного интегрирования во временной
    области. Макеты ИЛЭ реализуют функции «И», «исключающее ИЛИ» и «НЕ». Соблюда-
    ется идентичность значений интенсивности, соответствующих логическим «0» и «1»,
    вырабатываемых различными элементами. Длительность выполнения логических операций
    определяется длительностью распространения импульса в волноводе. Применение в схеме
    построения ИЛЭ реактивных элементов позволяет минимизировать потери СВЧ-энергии
    при распространении электромагнитного импульса

  • ТРАНСФОРМАТОРЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ПЕЧАТНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК

    А. О. Касьянов
    Аннотация

    Статья посвящена анализу результатов численного исследования характеристик
    рассеяния печатных поляризаторов на основе электродинамического моделирования мик-
    рополосковых дифракционных решеток. Задачи моделирования решены методом инте-
    грального уравнения. С помощью разработанной математической модели выполнено все-
    стороннее численное исследование микроволновых трансформаторов поляризации поля
    возбуждающей поляризаторы электромагнитных волн, выполненных в виде многоэлемент-
    ных мультипланарных печатных отражательных антенных решеток. На основе проведен-
    ных исследований найдены конструктивные решения для поляризаторов в интегральном
    исполнении, реализующих функции трансформаторов поляризации волн микроволнового
    диапазона. Рассмотрены вопросы конструктивного синтеза планарных поляризаторов для
    создания устройств трансформации поляризации, интегрируемых в излучающие и распре-
    делительные системы современных многоэлементных фазированных антенных решеток в
    печатном исполнении. Получены численные результаты электродинамического моделиро-
    вания трансформаторов поляризации волн микроволнового диапазона на основе печатных
    дифракционных решеток, которые могут быть использованы для выбора наиболее рацио-
    нальных вариантов топологий поляризаторов при разработке многофункциональных обте-
    кателей в антеннах СВЧ. На основе полученных численных данных рассматриваются воз-
    можности применения ряда вариантов плоских дифракционных решеток в качестве поля-
    ризаторов проходного и отражательного типа в составе антенных обтекателей. Пред-
    ложенные в работе трансформаторы поляризации электромагнитного поля в виде муль-
    типланарных печатных решеток, входящих в состав антенных обтекателей, предназначе-
    ны для обеспечения расширения функциональных возможностей перспективных радио-
    электронных средств, содержащих сканирующие антенные решетки, устанавливаемые
    под антенными обтекателями. Кроме того, применение предложенных в работе твист-
    рефлекторов и пространственных поляризаторов в составе интеллектуальных радио-
    электронных покрытий открывает дополнительные возможности по цифровому управле-
    нию полями рассеяния различных объектов радиолокационного наблюдения, позволяя созда-
    вать желаемые радиолокационные образы защищаемых объектов.

  • ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ

    М. Н. Максимов , С. М. Максимова
    Аннотация

    В статье показана возможность использования фильтра Пуанкаре-Стеклова для
    обеспечения устойчивости полунатурного моделирования нелинейных систем. Полунатур-
    ное моделирование (HIL) предполагает разбиение исходной системы на части, причём одна
    часть моделируется численно на компьютере, а вторая часть представлена реальным
    физическим объектом. Части системы обмениваются данными друг с другом через про-
    граммно-аппаратный интерфейс, который может быть реализован по-разному и должен
    обеспечивать устойчивость, а также сходимость результатов полунатурного моделиро-
    вания к результатам моделирования исходной системы. Варианты построения программ-
    но-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA, PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-
    Стеклова описаны в соответствующих литературных источниках. В статье показано,
    как исходная нелинейная система с помощью фильтра Пуанкаре-Стеклова была разбита
    на части, что соответственно привело к разбиению на части системы уравнений, описы-
    вающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения стабилизирующих
    параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученными значениями
    скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На следующем этапе в
    статье приводятся результаты численного моделирования исходной и разбитой на части
    системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обменивались данными
    друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой h. Такой способ
    численного моделирования разбитой на части системы максимально приближен к процес-
    сам, происходящим при полунатурном моделировании систем. Сравнение полученных ре-
    зультатов моделирования исходной и разбитой на части системы позволил сделать вывод,
    что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе значений стабилизирующих пара-
    метров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость результатов полунатурного
    моделирования как линейных, так и нелинейных систем.

  • ПРИМЕНЕНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СИСТЕМ

    М.Н. Максимов , С.М. Максимова
    Аннотация

    В статье рассматривается возможность применения фильтра Пуанкаре–Стеклова
    для построения интерфейса при полунатурном моделировании системы. Приводится Z и Y –
    форма представления четырёхполюсника. Полунатурное моделирование (HIL) предполагает
    разбиение исходной системы на части, причём одна часть моделируется численно на компь-
    ютере, а вторая часть представлена реальным физическим объектом. Части системы об-
    мениваются данными друг с другом через программно-аппаратный интерфейс, который
    может быть реализован по-разному и должен обеспечивать устойчивость, а также сходи-
    мость результатов полунатурного моделирования к результатам моделирования исходной
    системы. Варианты построения программно-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA,
    PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-Стеклова описаны в соответствующих литературных
    источниках. В статье показано, как исходная система с помощью фильтра Пуанкаре-
    Стеклова была разбита на части, что соответственно привело к разбиению на части сис-
    темы уравнений, описывающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения
    стабилизирующих параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученны-
    ми значениями скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На сле-
    дующем этапе в статье приводятся результаты численного моделирования исходной и раз-
    битой на части системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обмени-
    вались данными друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой τ
    равной шагу моделирования. Такой способ численного моделирования разбитой на части сис-
    темы максимально приближен к процессам, происходящим при полунатурном моделировании
    систем. Сравнение полученных результатов моделирования исходной и разбитой на части
    системы позволил сделать вывод, что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе
    значений стабилизирующих параметров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость
    результатов полунатурного моделирования систем.

  • АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИНТЕЗАТОРАХ ЧАСТОТ С РАЗЛИЧНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НЕЛИНЕЙНОГО ЗВЕНА В КОНТУРЕ ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ

    А. М. Пилипенко , А.А. Кольцов
    Аннотация

    Рассмотрены синтезаторы частот на основе системы фазовой автоподстройки
    частоты (ФАПЧ), в которых используются фазовые детекторы (ФД) с различными нели-
    нейными передаточными характеристиками. Целью данной работы является оценка бы-
    стродействия синтезаторов частот в зависимости от вида нелинейности ФД и матема-
    тическое описание нелинейной характеристики ФД, обеспечивающей максимальное быст-
    родействие синтезатора частот. В соответствии с поставленной целью в статье были
    решены следующие задачи: разработана обобщенная модель синтезатора частот с
    ФАПЧ; описаны математические модели статических характеристик нелинейного звена
    системы ФАПЧ при использовании различных видов известных ФД и модифицированногоФД с апериодической характеристикой; выполнен анализ динамики системы ФАПЧ при
    изменении статической характеристики нелинейного звена. Модифицированный ФД обес-
    печивает релейное управление процессами установления заданной частоты в синтезаторе
    при возникновении большого фазового рассогласования. Получены численные оценки быст-
    родействия синтезатора частот в зависимости от начального отклонения частоты при
    использовании известных ФД и модифицированного ФД. Показано, что применение моди-
    фицированного ФД позволяет уменьшить время установления частоты примерно в 1,5
    раза по сравнению с наилучшим по быстродействию известным ФД. Определены опти-
    мальные значения управляющего сигнала, обеспечивающие максимальное быстродействие
    синтезатора частот с модифицированном ФД при заданных отклонениях частоты в ре-
    жиме больших возмущений. Результаты данной работы справедливы для синтезаторов
    частот на основе ФАПЧ UHF, L, S и С-диапазонов (от 300 МГц до 8 ГГц), использующихся
    в беспроводных системах связи четвертого поколения (4G) и пятого поколения (5G).

РАЗДЕЛ II. МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

  • РЕАЛИЗАЦИЯ СВЕРТОЧНЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ НА ВСТРАИВАЕМЫХ УСТРОЙСТВАХ С ОГРАНИЧЕННЫМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ РЕСУРСОМ

    В. В. Ковалев , Н.Е. Сергеев
    Аннотация

    Большие объемы видеоданных, фиксируемые сенсорными датчиками в различных спек-
    тральных диапазонах, существенные размеры архитектур сверточных нейронных сетей
    создают проблемы с реализацией нейросетевых алгоритмов на периферийных устройствах
    из-за значительных ограничений вычислительных ресурсов на встраиваемых вычислительных
    устройствах. В статье рассмотрено применение алгоритмов автоматического поиска и
    распознавания образов на основе методов машинного обучения, реализованных на встраивае-
    мых устройствах с вычислительным ресурсом Graphics Processing Unit. В качестве алгорит-
    ма поиска и распознавания образов используются детекционные сверточные нейронные сети
    «You Only Look Once V3» и «You Only Look Once V3-Tiny», которые реализованы на встраи-
    ваемых вычислительных устройствах линейки NVIDIA Jetson, находящиеся в разном ценовом
    диапазоне и с различным вычислительным ресурсом. Также в работе экспериментальным
    путем вычислены оценки алгоритмов на встраиваемых устройствах по таким показателям,
    как потребляемая мощность, время прямого прохода сверточнной нейронной сети и точ-
    ность обнаружения. На основе решений реализованных, как на аппаратном уровне, так и на
    программном, представляющихся компанией NVIDIA становится возможным применение
    глубоких нейросетевых алгоритмов на основе операции свертка в режиме реального времени.
    Рассмотрены методы оптимизации вычислений, предлагаемые компанией NVIDIA. Произве-
    дены экспериментальное исследования влияния вычислений с пониженной точностью на ско-
    рость работы и точность обнаружения объектов на изображениях, исследуемых архитек-
    тур сверточных нейронных сетей, которые были предварительно обучены на выборке изо-
    бражений состоящей из датасетов PASCAL VOC 2007 и PASCAL VOC 2012

  • АЛГОРИТМЫ АГЛОМЕРАТИВНОЙ КЛАСТЕРИЗАЦИИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧАМ АНАЛИЗА ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

    Ф. С. Булыга , В.М. Курейчик
    Аннотация

    Рассмотрены и представлены основные проблемы и принципы функционирования
    процесса кластеризации данных, в частности принципы и задачи кластеризации тексто-
    вых массивов лингвистической экспертной информации. В ходе выполнения данной работы
    были обозначены основные трудности возникающие при проектировании подобного рода
    систем, например: необходимость предварительной обработки данных, сокращение раз-
    мерности исходной выборки и т.п. Для эффективного выполнения представленных задач
    реализованное решение должно обладать комплексным подходом учитывающим показате-
    ли эффективности методов направленных на решение отдельных подзадач, а также спо-
    собностью обеспечить высокие показатели эффективности реализации каждого этапа
    процесса кластеризации. В представленной работе рассматриваются различные группы
    алгоритмов иерархической кластеризации, в частности была рассмотрена подгруппа ал-
    горитмов агломеративной кластеризации применительно к задачам кластеризации лин-
    гвистической экспертной информации. В описываемой работе приведена формальная по-
    становка задачи кластеризации текстов, а также определена основная группа реализо-
    ванных решений основанных на принципах агломеративной кластеризации: ROCK, CURE,
    CHAMELEON. Проведен детальный обзор каждого из представленных алгоритмов, а
    также сформулированы основные достоинства и недостатки каждого из них. Преимуще-
    ством данной работы можно считать совокупность представленных данных об алгорит-
    мах, а также результаты сравнительного анализа, позволяющие в дальнейшем оценить
    целесообразность и потенциальную вероятность применения указанных решения из пред-
    ставленной группы алгоритмов агломеративной кластеризации. Новизна данной работы
    заключается в формировании обзорного анализа существующих подходов в области иерар-
    хической кластеризации для решения задач кластерного анализа лингвистической эксперт-
    ной информации, а также формирование результатов проведенного сравнительного ана-
    лиза рассмотренных алгоритмов

  • РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ НА ОСНОВЕ БИОИНСПИРИРОВАННОГО АЛГОРИТМА

    Э.В. Кулиев , Д. Ю. Запорожец, Ю.А. Кравченко , М.М. Семенова
    Аннотация

    Рассматривается биоинспирированный алгоритм для решения задач интеллектуаль-
    ного анализа. Интеграция биоинспирированных алгоритмов для решения задач интеллек-
    туального анализа данных является перспективным направлением исследований. В качест-
    ве биоинспирированного алгоритма, рассмотрен алгоритм, основанный на адаптивном
    поведении муравьиной колонии. Алгоритм муравьиной колонии позволяет производить ка-
    чественный поиск перспективных решений для получения оптимальных и квазиоптималь-
    ных решений. Алгоритм обладает способностью выполнять поиск подходящей логических
    условий. Алгоритм муравьиной колонии основан на примере поведения живых муравьев в
    природе. Муравьи способны находить кратчайшее решение адаптируясь к изменениям
    окружающей среды. Авторами предложен модифицированный алгоритм муравьиной коло-
    нии для решения задачи интеллектуального анализа данных. В качестве задачи интеллек-
    туального анализа данных выбрана задача кластеризации. Кластеризация – объединение в
    группы схожих объектов – является одной из фундаментальных задач в области анализа
    данных и Data Mining. Список прикладных областей, где она применяется, широк: сегмен-
    тация изображений, маркетинг, борьба с мошенничеством, прогнозирование, анализ тек-
    стов и многие другие. Решение данной задачи приобретает особую актуальность в услови-
    ях постоянно растущего объема генерируемых, передаваемых и обрабатываемых данных.
    Классические методы кластеризации оптимизированы путем объединения с предложен-
    ным алгоритмом биоинспирированной оптимизации – муравьиным алгоритмом. Предло-
    женный метод представляет собой модель, в которой муравьи представлены в виде аген-
    тов, которые случайным образом перемещаются в пространстве решений с некоторыми
    ограничений (например, препятствия на их пути). Для определения эффективности разра-
    ботанного модифицированного муравьиного алгоритма (АСО) с алгоритмом кластериза-
    ции, авторами была проведена серия вычислительных экспериментов. Для сравнения были
    взять генетический алгоритм, алгоритм обезьян и алгоритм волков. Результаты модели-
    рования доказывают, что муравьиный алгоритм на основе кластеризации дает лучшие
    результаты, чем другие предлагаемые алгоритмы.

  • УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ В НЕКАРТОГРАФИРОВАННОЙ СРЕДЕ С ПРЕПЯТСТВИЯМИ

    А. К. Фархуд
    Аннотация

    В данной работе применяется нейронная сеть глубокого обучения специальной
    структуры, которая позволяет мобильному роботу перемещаться без столкновения с
    препятствиями в неизвестной среде. Основными проблемами, на решение которых направ-
    лены усилия исследователей в области нейросетевых планировщиков движения, являются
    повышение производительности нейронных сетей, оптимизация их структуры и автома-
    тизация процессов обучения. Основным результатом данной статьи является новый ите-
    рационный алгоритм разработки обучающего набора. На первой итерации разрабатыва-
    ется стартовый обучающий набор и производится начальное обучение нейронной сети.
    В следующих итерациях обученная на предыдущем этапе нейронная сеть используется в
    качестве фильтра для следующих обучающих наборов. Фильтр выбирает траектории с
    коллизиями, обусловленными ошибками нейронной сети. В процессе обучения количество
    сверточных и полностью связанных слоев итеративно увеличивается. Таким образом,
    предложенный алгоритм позволяет разработать как обучающий набор, так и архитекту-
    ру нейронной сети. Выполняется сравнение результатов обучения для отфильтрованных и
    нефильтрованных наборов. Подтверждена высокая эффективность фильтрации, в ре-
    зультате которой изменяется распределение примеров в обучающей выборке. Алгоритм
    может быть использован для разработки блока планирования системы управления мобильными наземными роботами. В статье приводится пример обучения нейронной сети в
    среде моделирования Matlab. В примере проведено пять итераций обучения, в ходе которых
    достигнута точность более 90 %. Данная точность получена с использованием набранной
    статистики по движению мобильного робота в случайно генерируемой среде. Плотность
    заполнения среды препятствиями составляла до 40 %, что соответствует городским
    условиям. Проведено сравнение нейросетевых планировщиков, обученных с помощью пред-
    ложенной итерационной процедуры и при обычном обучении. Сравнение показало, что
    применение итерационной процедуры повышает точность планирования до 12 – 15 %. При
    этом исходный объем обучающей выборки уменьшается в несколько раз за счет применяе-
    мой фильтрации.

  • ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ДИОФАНТОВЫХ УРАВНЕНИЙ

    Е.Е. Полупанова , П.Е. Усов
    Аннотация

    Рассматривается задача решения диофантовых уравнений, которая может приме-
    няться в криптографии и криптоанализе. Кратко излагается описание генетического ал-
    горитма решения диофантовых уравнений. Определяется правило вычисления значения
    целевой функции для хромосомы, описывается система кодирования в генетическом алго-
    ритме. Упоминаются генетические операторы, используемые в алгоритме, определяются
    условия их выполнения. Описывается критерий останова генетического алгоритма. Анали-
    зируется один из недостатков генетического алгоритма – попытки решения любого дио-
    фантова уравнения, в том числе и такого, которое заведомо не имеет решений. Предлага-
    ется способ, позволяющий устранить этот недостаток в некоторых случаях, и, основан-
    ный на теории чисел. Даётся пояснение, в каких случаях этот способ будет работать.
    Перед описанием этого способа даётся определение вычета и невычета заданной степени
    по заданному модулю. После описания этого способа подробно описывается программная
    реализация алгоритма решения диофантовых уравнений и их систем. Затем приводятся
    результаты экспериментальных исследований времени и качества работы генетического
    алгоритма. Затем представляется результат работы алгоритма для уравнения, которое
    заведомо не имеет решений, и для системы уравнений, которая также заведомо не имеет
    решений, но в которой общее число неизвестных слишком велико для работы предлагаемо-
    го метода. Сравнивается время работы алгоритма при решении уравнения и при решении
    системы уравнений. Делается вывод о полезности применения предложенного способа при
    решении диофантовых уравнений и систем диофантовых уравнений.

  • МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА НА ОСНОВЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРЕДСКАЗАНИЯ ТРАФИКА НА ДОРОГАХ

    Х. С. Аламир , Е.В. Заргарян , Ю.А. Заргарян
    Аннотация

    В связи с индустриализацией современного общества, ростом транспортных систем
    нашей страны, увеличения определенных необходимых для развития потребностей граж-
    дан нашей страны количество транспортных средств разных видов и типов с каждым
    годом продолжает увеличиваться с большой скоростью, вызывая огромные пробки на
    транспортных дорогах, особенно в больших городах и мегаполисах. Таким образом, прогно-
    зирование транспортных потоков является важным и необходимым компонентом опти-
    мального управления трафиком в современных условиях развития транспортной сети.
    В качестве решения этой проблемы данная статья нацелена на анализ и описание приме-
    нения методов искусственного интеллекта, в частности нейронных сетей, что представ-
    ляет современный подход к моделированию в сложных и нелинейных ситуациях, возникаю-
    щих при прогнозировании модели транспортного потока. Показанный метод точности
    основан на разработке нейронной сети для прогнозирования дневного потока трафика.
    Затем ожидаемый транспортный поток сравнивается с реальным набором данных, запи-
    санным на участке дороги и предоставленным менеджером инфраструктуры. Фактиче-
    ски, нейронные сети способны извлекать уроки из прошлых возникших ситуаций и предска-
    зывать будущие ситуации на транспортной сети. В этом исследовании были изучены раз-
    личные структуры нейронной сети, и результаты моделирования показали, что лучшие
    прогнозы были получены с использованием многослойной архитектуры персептрон, кото-
    рая имеет хорошую систему обобщения со средней общей квадратичной ошибкой 0,00927
    при текущем наборе транспортных средств. Первая часть статьи посвящена определе-
    нию различных концепций, относящихся к текущей области исследований, включая обзор
    литературы по прогнозированию трафика и нейронным сетям. Вторая часть посвящена
    описанию проблемы перегрузки трафика с помощью задач прогнозирования и представле-
    нию предлагаемого метода решения с акцентом на искусственные нейронные сети, как
    средство прогнозирования спроса и его различных структур. Затем численные экспери-
    менты проиллюстрированы анализом результатов прогноза после формирования и тести-
    рования различных архитектур нейронных сетей.

  • МЕТАЭВРИСТИКА НА ОСНОВЕ ПОВЕДЕНИЯ КОЛОНИИ БЕЛЫХ КРОТОВ

    Е.В. Данильченко , В. И. Данильченко , В.М. Курейчик
    Аннотация

    Алгоритмы оптимизации, вдохновленные миром природы, превратились в мощные ин-
    струменты для решения сложных задач. Однако у них все же есть некоторые недостатки,
    требующие исследования новых и более совершенных алгоритмов оптимизации. В связи с
    этим, при решении NP полных задач появляется необходимость в разработке новых методик
    решения данного класса задач. Одним из таких методик может стать метаэвристика на
    основе поведения колонии белых кротов. В этой статье предлагается новый метаэвристиче-
    ский алгоритм, называемый алгоритмом слепых белых кротов. Этот алгоритм был разра-
    ботан на основе социального поведения слепых кротов в поисках пищи и защиты колонии от вторжений. Предлагаемое решение сможет преодолеть многие недостатки обычных алго-
    ритмов оптимизации, включая попадание в ловушку локальных минимумов или низкую ско-
    рость сходимости. Цель данной работы заключается в разработке алгоритма оптимизации
    сложной целевой функции. Научная новизна заключается в разработке генетического алго-
    ритма на основе поведения колонии белых кротов для решения NP полных задач. Постановка
    задачи в данной работе заключается в следующем: оптимизировать поиск решения сложных
    функций путем применения, алгоритма на основе поведения колонии белых кротов. Практи-
    ческая ценность работы заключается в создании новой архитектуры поиска, позволяющей
    использовать разработанный алгоритм для эффективного решения NP полных задач, а
    также проводить сравнительный анализ с существующими аналогами. Принципиальное от-
    личие от известных подходов в применении новой структуры бионспирированного поиска на
    основе поведения колонии белых кротов, которое позволит исключить попадание в локальный
    минимум или низкую скорость сходимости. Приведенные результаты вычислительного экс-
    перимента, показали преимущества предложенного в работе многомерного подхода к реше-
    нию задач размещения элементов СБИС по сравнению с существующими аналогами. Таким
    образом, проблема создания методов, алгоритмов и программного обеспечения для решения
    NP полных задач в настоящее время является актуальной задачей.

РАЗДЕЛ III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ

  • РАЗРАБОТКА ЧЕТЫРЕХСТУПЕНЧАТОЙ ЛИНЗЫ ЛЮНЕБЕРГА ДЛЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК РАДИОПЕЛЕНГАТОРОВ

    Д. Е. Губарев , Ю.В. Юханов
    Аннотация

    В рамках НИР «Линза» проводимой на предприятии АО «ТНИИС» разработана
    конструкция четырехступенчатой линзы Люнеберга на основе однородного ступенчато-
    го диэлектрика, изготовлен макет с внешним диаметром 210 мм (материал диэлектрика
    полистирол ПТ-3 ε=2,6), удовлетворяющий симфазности и равномерному амплитудному
    распределению лучей на выходе апертуры линзы. Ширина ДН составила от 10 -14 град.
    Уровень боковых лепестков на частотах fв,fср,fн не превышает -13 дБ по уровню, масса
    0.3 кг. По этим параметрам на заданных частотах линза отличается от разработа н-
    ных ранее аналогов. Цель работы разработать конструкцию и изготовить макет четы-
    рехступенчатой линзы Люнеберга на основе однородного ступенчатого диэлектрика,
    который будет по своим характеристикам не уступать зарубежным аналогам, что
    позволит обеспечить возможность импортозамещения. А также одной из целей работ ы
    — это упростить согласование такой линзы с фидерным трактом и приемопередающей
    аппаратурой, производство которой было бы экономически целесообразной по сравн е-
    нию с аналогами. Также необходимо провести экспериментальное исследование ди а-
    граммообразующего устройства на основе данной линзы с целью получения диаграмм
    направленности центрального луча и в всех 7-ми выходных лучей линзы Люнеберга на
    заданных трех частотах.

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ПРОПУСКАНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИНТРАОКУЛЯРНЫХ ЛИНЗ

    З. А. Коков , О. А. Молоканов , Л. О. Карданова , М.Р. Кушхов
    Аннотация

    Производители интраокулярных линз постоянно совершенствуют параметры искус-
    ственных хрусталиков, функционально приближая их к природному аналогу. В работе про-
    ведено экспериментальное исследование ряда важных физико-технических параметров
    интраокулярных линз ведущих мировых производителей, влияющих на качество зрения про-
    оперированных пациентов. Были исследованы спектры пропускания оптического излучения
    интраокулярных линз в диапазоне 200–800 нм. В коротковолновой части результаты изме-
    рений показали высокую эффективность защитных свойств интраокулярных линз от
    ультрафиолетового излучения. Показано, что излучение с длиной волны до 350 нм полно-
    стью поглощается материалом линзы, а пропускание волн с длиной 400 нм составляет
    20 %. Далее до длины волны 550 нм наблюдается рост коэффициента пропускания иссле-
    дуемой интраокулярной линзы до 100 %, после чего плавно снижается к концу видимого
    диапазона до 85 %. В работе также исследовано влияние качества обработки поверхно-
    сти интраокулярных линз на вероятность развития вторичной катаракты в отдаленном
    периоде. Согласно послеоперационной статистике, вероятность возникновения вторичной
    катаракты достигает 20–35 %. Появление областей оптической непрозрачности обуслов-
    лено различными факторами, одним из которых – качество обработки поверхности ин-
    траокулярных линз. Гладкость поверхностного профиля линзы зависит от модели, техно-
    логии изготовления и материала искусственного хрусталика. Исследование качества обра-
    ботки поверхности мягких и жестких интраокулярных линз было проведено методом
    атомно-силовой силовой микроскопии. Анализ результатов сканирования поверхности ин-
    траокулярных линз и проведенный статистический анализ 630 клинических случаев возник-
    новения вторичной катаракты в отдаленном послеоперационном периоде (6 месяцев и больше) показали их взаимосвязь. В случае увеличения высоты неровностей (выступов) на
    поверхности линз до 70 нм и более, вероятность возникновения вторичной катаракты в
    послеоперационный периоде возрастает с 6 до 15 %.

  • ВИБРОМОНИТОРИНГ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

    А.В. Логунов , А.Л. Береснев
    Аннотация

    Работа посвящена проблеме диагностирования автомобильных двигателей внутрен-
    него сгорания. Проблема контроля состояния двигателей внутреннего сгорания сейчас
    наиболее актуально из-за увеличения числа автомобилей и ужесточения экологических
    требований. В работе рассмотрены последствия работы неисправного двигателя внут-
    реннего сгорания. Целью работы является обоснование выбора из существующих методов
    диагностики такого метода который способен помочь наиболее точно и быстро обнару-
    жить неисправность. Для этого в работе подробно рассмотрены современные средства
    диагностики, выделены принципы работы, достоинства и недостатки. С появлением со-
    временных технологий давно известный метод оценки состояния двигателей внутреннего
    сгорания по звуку может стать самым передовым, поскольку исключается человеческий
    фактор, для обработки сигнала применяется вычислительная техника анализ звукового
    спектра в которой осуществляется с помощью искусственных нейронных сетей. Примене-
    ние искусственных нейронных сетей для анализа звукового спектра нашло применение в
    распознавание речи и для диагностики заболеваний дыхательной системы. В статье рас-
    смотрены механизмы, которые способны генерировать звуковые сигналы во время работы
    двигателя внутреннего сгорания, некоторые из них фазированы т.е. привязаны к рабочим
    тактам, некоторые не фазированы. Предложенный способ диагностики позволяет выде-
    лить «полезные» звуки из общего числа шумов двигателя, после сравнительного анализа
    указать на узел звук которого отличается от эталонного, исправного. Научная новизна
    состоит в том, что процесс диагностики становится автоматизированным, все звуки,
    снятые датчиками, обрабатывается в ЭВМ или специальном сканере, на дисплей выводит-
    ся информация о состоянии тех или иных узлов, в отличие от традиционных методов где
    диагностика осуществляется визуально или на слух. Таким образом повышается точность
    диагностики и снижается общая трудоемкость за счет исключения частичной или полной
    разборки двигателя.

  • МЕТОДИКА АНАЛИЗА ОТКАЗОБЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ И АГРЕГАТОВ МУЛЬТИАГЕНТТНОЙ ГРУППЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

    А. С. Болдырев , А.Л. Веревкин , Л.С. Веревкина
    Аннотация

    Областями применения CALS-технологий принято считать: совершенствование
    деятельности в области разнородных процессов, происходящих на всех этапах жизненного
    цикла (ЖЦ) продукции; управление цепочками поставок в течение всего ЖЦ продукции (от
    создания концепции изделия до его утилизации); электронная интеграция организаций(предприятий), участвующих в этих процессах на различных этапах ЖЦ; управление под-
    держкой ЖЦ продукции Одними из актуальных направлений развития в авиационной от-
    расли являются: мултиагентные технологии повышения эффективности летательных
    аппаратов (ЛА разного типа в группе и единой миссии) и CALS-технологии. В статье пред-
    ложена методика анализа отказобезопасности систем и агрегатов мультиагенттной
    группы ЛА в целом, по типам ЛА, их системам, агрегатам. Методика дана на примере
    статистических данных АП и ПАП 16 систем: пилотажно-навигационной, выхлопа, зажи-
    гания, топливной, управления, электроснабжения, кондиционирования; гидравлической,
    радиоаппаратуры связи, приборов контроля, и агрегатов: двигатель, воздушные винты,
    крылья, окна, фонарь, десяти самолетов Ан-2, Л-410, Як-40, Ан-24, Ту-134, Як-42, Ту-154,
    Ил-62, Ил-62М, Ил-86. В предложенной методике анализа статистических данных АП и
    ПАП используются преобразования с матрицами, которые позволяют не ограничиваться
    числом систем, агрегатов, и самих ЛА. Рассчитано время работы до функционального
    отказа систем и агрегатов по типам ЛА Определена средняя вероятность функционально-
    го отказа каждой из систем и агрегатов в мультиагентной группе, и время до функцио-
    нального отказа в целом мультиагентной группы из 10 ЛА, которое составило 132,5 часа и
    определено, что ПАП и АП с большей вероятностью произойдут с шасси и двигателем ЛА.
    Приведенная методика позволяет: соотносить количественные требования по надежно-
    сти к системам и агрегатам с учетом случайных факторов и факторов неопределенно-
    сти; давать оценку выполнимости установленных требований к надежности; проводить
    сравнительный анализ и обоснование выбора рационального варианта состава группы ЛА.

  • ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННАЯ ТЕОРИЯ РАЗРУШЕНИЯ И ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ СПЭ КАБЕЛЕЙ

    Н. К. Полуянович , М. Н. Дубяго , Д.В. Бурьков
    Аннотация

    Статья посвящена исследованиям вопросов по созданию метода оценки долговечно-
    сти основной изоляции силовых кабельных линий на основе термофлуктуационной теории
    разрушения твердых тел. Рассмотрены особенности развития пробоя в однородных и не-
    однородных диэлектриках. Рассматриваются проблемные вопросы изоляционных мате-
    риалов силовых кабельных систем (СКС) на основе разработки и развития методов нераз-
    рушающего контроля. Установлены основные компоненты, разрушающие изоляцию СКС.
    Описана термофлуктуационная теория разрушения и оценка долговечности электрической
    изоляции силовых кабелей. Предлагается аналитический метод оценки процессов окисления
    целлюлозы с определением наиболее вероятного. Предложенный подход выявления основных процессов разрушения изоляции позволяет более детально представить предпосылки к
    развитию частичных разрядов (ЧР) в изоляции и определить мероприятия по минимизации
    процессов, приводящих к деструкции изоляции СКС. Изложены результаты экспериментов
    по исследованию сроков службы изоляционного материала состаренных образцов силового
    кабеля в термошкафу, по определению критериев старения. Экспериментальные данные
    интерпретированы с позиций термофлуктуационной теории. Выявлена и исследована зави-
    симость увеличения разности температур ΔT от степени износа электроизоляционных
    свойств материала, что позволяет прогнозировать его ресурс. Рассмотрена термофлуктуа-
    ционная теория разрушения изоляционных материалов вызванного термофлуктуационным
    разрывом химических связей и оценки долговечности электрической изоляции кабелей из сши-
    того полиэтилена. Показано что, для расчета средней энергии мономерного звена различных
    полимерных материалах необходимо знать: химическую формулу мономерного звена и значе-
    ния энергий связи. В работе проведено определение времени до пробоя основной изоляции СКЛ
    при действии температуры. Модель может быть использована в устройствах и системах
    непрерывного диагностирования силовых кабелей по температурным режимам.