Наукове видання Матеріали ХVIII міжнародної науково-практичної конференції учотирьох частинах Ч. IV харків 2010 ббк 73 І 57

Вид материала

Содержание

Применение га для оптимизации стоимости технологического процесса
Имитационное моделирование процессов
Застосування ска maple у моделюванні параметрів кварцових резонаторів
Вопросы модернизации системы управления ямр-спекрометра
А0 – максимальное значение сигнала эхо; Т
Канал вимірювання кутових швидкостей ла
Використання електронного картографічного матеріалу для забезпечення працездатності МОДЕЛЕЙ АРМ ПОСАДОВИХ ОСІБ НА КП ТА ПУ
Построение системы распознавания дорожных знаков с использованием нейронных сетей
Дослідження функціонування
Математична модель електродинамічного приводу п’єзорезонансного пристроя
Система диференціальних рівнянь коливань пьезорезноатора з градієнтним полем збудження в площині кристалічного елементу

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 26

ПРИМЕНЕНИЕ ГА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ СТОИМОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Хавина И.П., Легуенко А.В.

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт», г. Харьков

Для современной технологии машиностроения, во многих случаях, характерно: отсутствие строгих аналитических зависимостей; сложная логика рассуждений; сложная взаимосвязь и взаимное влияние отдельных задач; большая роль экспериментальных данных и наличие скрытых объективных законов; наличие больших информационных потоков и большого числа составных элементов технологий (станков, приспособлений, инструментов, режимов обработки и др.).

На сегодняшний момент перспективной является задача внедрения интеллектуальных автоматизированных систем управления в производственные процессы лезвийной обработки, которые по своей природе являются слабо формализованными задачами. Для решения подобного класса задач успешно применяются методы искусственного интеллекта, в частности, генетические алгоритмы (ГА) и нейронные сети.

Особенность ГА состоит в том, что они хорошо работают при минимуме информации об окружающей среде. Несмотря на то, что в ряде случаев ГА может находить только логический минимум (максимум), зачастую это дает быстрое нахождение приемлемого решения.

ГА применяются для решения поисковых задач, которые имеют большое пространство в поисках решения с целью уменьшения этого пространства поиска.

Входными данными для расчета являются множество технологического оборудования конкретного участка и последовательность операций ТП. В качестве ограничений приняты требования к качеству обрабатываемой поверхности. Целевая функция основывается на минимизации времени и суммарной стоимости всех операций заданного ТП. Результатом работы ГА будет маршрут обхода оборудования, который обеспечивает близкие к минимальным цену и время выполнения заданного ТП.

Планируется использовать полученное решение в составе гибкой производственной интеллектуальной системы лезвийной обработки для создания оптимального производственного процесса.

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ПЕРЕДАЧИ ТРАФИКА В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

Федюшин А.И.

Украинская инженерно-педагогическая академия, г. Харьков

Высокие требования к качеству работы сети обеспечивают интерес к мониторингу и моделированию вычислительных сетей (ВС). Средства мониторинга доступны сегодня в широком ассортименте, начиная от системных консольных утилит, заканчивая программными комплексами с возможностью управления и с применением экспертных систем (HP OpenView NNM, NetView (Tivoli) от IBM, Spectrum от Cabletron). В области моделирования ВС дело обстоит иначе, поскольку здесь необходимы не только технические знания, но и понимание теоретических основ процессов передачи и обработки данных, происходящих в вычислительных сетях.

К группе средств, моделирующих работу сетей, можно отнести ComNet от CACI Products Company, SimuNet от Telenix, OPNET от MIL3, NetCracker и др. Решая конкретные задачи, такие системы часто содержат в своей основе ограниченный аппарат моделирования (небольшое количество используемых методов) и характеризуются высокой ценой. Кроме того, программные решения в этой области ориентированы, как правило, на пользователя с высоким уровнем знаний сетевых технологий.

В настоящей работе представлен имитационный подход к моделированию ВС на базе сетей Петри (СП), который используется в комплексе с аналитическими методами, что позволяет оптимальным образом решать широкий спектр задач моделирования. Для моделирования используются иерархические раскрашенные сети Петри с временным механизмом, где цвет (тип меток) соответствует типу трафика. Метки могут быть двух типов – «сообщения», и «служебные маркеры», означающие факт занятости ресурса обработкой меток-«сообщений». Время в модели принимается дискретным и изменяется тактами. Каждый сетевой объект (рабочая станция, канал передачи, коммуникационное устройство) моделируется как подсеть Петри.

В работе предложен механизм построения сетей Петри для основных объектов ВС, формализованы функции сетевых объектов в виде примитивных СП – функционалов. Предложены операции над сетями Петри, позволяющие легко конструировать модель ВС. Для демонстрации построенной модели, приведен пример построения СП для фрагмента локальной сети, рассмотрены вопросы маршрутизации в имитационной модели, предложен укрупненный алгоритм работы имитационной модели.

ЗАСТОСУВАННЯ СКА MAPLE У МОДЕЛЮВАННІ ПАРАМЕТРІВ КВАРЦОВИХ РЕЗОНАТОРІВ

Савченко В.М.¹, Хуторненко С.В¹., Мнушка О.В.²,

¹Українська інженерно-педагогічна академія, м. Харків, ²Харківській національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків.

Перевагами використання системи комп’ютерної алгебри (СКА) Maple для наукових та інженерних розрахунків є відпрацьована система символьної алгебри; достатній вибір методів чисельного аналізу; вбудована мова програмування високого рівня; розвинута система візуалізації результатів обчислень та ін.

Моделювання параметрів кварцових резонаторів (КР) можливе як на основі чисельних моделей, головним чином скінчено-елементних моделей, так і на основі аналітичного рішення диференційних рівнянь у часткових похідних коливань п’єзоелектричного тіла. Перший підхід реалізований у поширених системах скінчено–елементного аналізу (ANSYS та ін.) та має ряд обмежень для моделювання параметрів КР, другий – вимагає великого обсягу „ручних” обчислень, проте надає можливість більш ретельного урахування властивостей матеріалу та факторів, що впливають, на параметри коливань КР.

Авторами на основі запропонованої аналітичної моделі коливань КР із міжелектродним зазором та однобічним масонавантаженням розроблено пакет програм для моделювання параметрів КР на мові Maple на основі аналітичного рішення, що включає: модуль розрахунків значень матеріальних констант п’єзоелектричного матеріалу для довільного кута зрізу; модуль моделювання впливу зовнішніх та конструктивно–технологічних факторів на параметри коливань КР; модуль моделювання параметрів еквівалентної електричної схеми КР (ЕЕС); модуль параметричної оптимізації параметрів КР. При розробці програм були використані можливості пакетів розширення LinearAlgebra, plots, Optimization. Проведено моделювання параметрів КР для випадку однобічного масонавантаження та міжелектродного зазору, показано вплив однобічного масонавантаження на форму коливань зсуву по товщині п’єзоелементу КР; проведено моделювання впливу зовнішніх та конструктивно–технологічних факторів на параметри ЕЕС. Проведено параметричну оптимізацію параметрів КР для наступних класів пристроїв: КР з перестроюванням частоти для пристроїв з та без термостатування, КР без перестроювання частоти для пристроїв з та без термостатування, отримано оптимальні значення кута зрізу кварцу, величини відносного масонавантаження та величини міжелектродного зазору. Отримані результати є вихідними для розробки кварцових генераторів із поліпшеними характеристиками.

ВОПРОСЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЯМР-СПЕКРОМЕТРА

Даниленко А.Ф., НТУ “ХПИ”,

Дьяков А.Г., ХГАТП, г. Харьков

Одним из самых современных методов исследования пищевых продуктов являются исследования с помощью спектрометра ЯМР. В основе метода лежит воздействие электромагнитного поля на вещество, что позволяет оценить состояние воды в продуктах. Для получения необходимой информации используются различные виды воздействия импульсных последовательностей. В большинстве случаев используется так называемый двухимпульсный метод Хана.

При использовании данного метода, для воздействия на ядра атома водорода на образец подаются последовательно два радиочастотных импульса с интервалом τ , после прохождения которых в момент времени 2τ наблюдается ответный эхо-сигнал.

Амплитуда ответного эхо-сигнала определяется выражением:

где А₀– максимальное значение сигнала эхо; Т₂– время спин-спиновой релаксации; γ – постоянная гиромагнитного отношения; G - градиент магнитного поля в образце; D – искомый коэффициент самодиффузии в исследуемом веществе.

Обычно при проведении исследований предполагают, что вторым слагаемым можно пренебречь что упрощает вычисление величины Т₂. Кроме того значительно упростить аппаратную реализацию измерительной системы

При проведении исследований пищевых продуктов оказалось, что во многих случаях, отбрасывание второго слагаемого из уравнения приводило к ошибочным определениям величины Т₂. Это обусловлено тем, что даже при малых значениях τ слагаемые становятся сопоставимыми.

Коэффициент, стоящий при τ может изменяться в диапазоне 2-10, а при τ³ может изменяться от 300 до 20000. Следовательно, при выборе τ в пределах 0,01 – 0,1 с., влиянием второго слагаемого пренебрегать нельзя. Основным фактором, влияющим на величину Т₂, является коэффициент самодиффузии D. Для исключения влияния коэффициента самодиффузии D при исследовании маловязких образцов необходимо использовать малые временные отрезки между импульсами. Однако, такой подход в свою очередь усложняет проведение исследований из-за малых значений измеряемых амплитуд на фоне действия помех.

С целью повышения точности определения Т₂ предложено использовать модифицированную последовательность импульсов, которая позволит снизить влияние коэффициента D. На основе анализа требований к многоимпульсному методу и точности измерения параметров обоснована и предложена структура системы управления спектрометром ЯМР.

КАНАЛ ВИМІРЮВАННЯ КУТОВИХ ШВИДКОСТЕЙ ЛА

З МОЖЛИВІСТЮ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ

ТА ЙОГО РОЗПІЗНАВАННЯ

Коломійцев О.В.

Харківський університет Повітряних Сил, м. Харків

Запропоновано канал вимірювання кутових швидкостей літального апарату (ЛА) з можливістю його розпізнавання, який створено завдяки використання модернізованого частотно-часового методу вимірювання (МЧЧМВ) та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. За допомогою МЧЧМВ здійснюється зустрічне сканування пар парціальних діаграм спрямованості (ДС) кожній із двох ортогональних площин, що забезпечує високоточне вимірювання похилої дальності до ЛА, його радіальної і тангенціальної складових швидкості (кутових швидкостей) та кутів азимута і міста. Тому канал може бути використаний у структурі лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС).

Канал вимірювання кутових швидкостей дозволяє виявляти ЛА та одночасно при високоточному вимірюванні кутових швидкостей (прискорення ’ і ’) у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв’язок з ЛА тільки на несучих частотах _n, та в разі необхідності, його розпізнавати. Розпізнавання ЛА на фоні інших об’єктів можливо завдяки використання отриманої вимірювальної інформації про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА на приймальному боці каналу.

Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невелике за потужністю – не використовується.

Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення рівно сигнального напрямку, інформаційного каналу зв’язку для каналу, що пропонується, пов’язано із задоволенням жорстких вимог, що пред’являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів.

Кількість інформаційних сигналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот _n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання (виділені селектором подовжніх мод несучі частоти _n змішуються (модулюються) з інформаційним сигналом та формують багатосигнальний (N) інформаційний канал, чим встановлюють взаємозв’язок між ЛІВС та ЛА).

Використання електронного картографічного матеріалу для забезпечення працездатності МОДЕЛЕЙ АРМ ПОСАДОВИХ ОСІБ НА КП ТА ПУ

Коломійцев О.В., Болюбаш О.О., Кітов В.С., Клівець С.І.,
Смоляков Д.С., Толстолузька О.Г.

Харківський університет Повітряних Сил, м. Харків

Бойові дії частин та підрозділів любого виду Збройних Сил ведуться в залежності від місцевості, від якої буде залежить правильна оцінка обстановки, що складається у даний час. Від цієї оцінки обстановки залежить прийняття правильного рішення командиром, від якого буде вирішуватися хід та результат бойових дій. Оцінка обстановки та прийняття рішення командиром проводиться на топографічних картах, як під час підготовки до бойових дій (операцій) так і під час бою. Це приводить до великої витрати кількості часу, який можна використати для більш детальної оцінки обстановки і прийняття рішення. Скорочення часу на відпрацювання картографічного матеріалу можливо завдяки використання машинної обробки місцевості, тобто розробці програмного та математичного апарату, який би дозволив пропонувати командиру варіанти готового рішення, а він би погоджувався з ним, або ні. Машинна обробка – це комп‘ютеризація усього процесу прийняття рішення командиром, як при підготовці операції, так і під час бою. Можливість геоінформаційних систем (ГІС) технологій сьогодні забезпечує достовірний аналіз місцевості. Цей аналіз місцевості дозволяє знімати необхідну інформацію, котра буде використана в розрахункових моделях математичного та програмного апарату на автоматизованих робочих місцях (АРМ) посадових осіб командних пунктів (КП) та пунктах управління (ПУ) різного рівня. Такі моделі АРМ для КП (ПУ) на базі сучасних ПЕОМ з програмним забезпеченням ГІС технологій вже впроваджуються. Ефективна робота цих моделей АРМ підтверджує необхідність заміни топографічних карт електронними картографічними матеріалами.

Використання ГІС при роботі на ПЕОМ дозволяє підвищити якісний рівень оцінки параметрів місцевості. Наочність, точна прив'язка до місцевості, сканування обраної ділянки, висока швидкість аналізу просторових запитів, можливість існування зв'язків у просторовому розподілі об'єктів і процесів, можливість моделювання обстановки з урахуванням особливостей місцевості (для прискорення прийняття оптимально правильного рішення командиром на бойові дії), різноманітне представлення результатів аналізу, тощо – усе це дозволяє приймати більш обґрунтовані рішення при використанні даних систем для постановки бойових завдань, та управління підрозділами.

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

Липчанский М.В., Забашта С.В.

Национальный технический университет

"Харьковский политехнический институт"

Нередко случаются ситуации, когда водитель транспортного средства, по различным причинам не может своевременно увидеть и оценить дорожные знаки. Эта проблема особо актуальна в крупных городах, когда из-за обилия рекламы, плакатов и различных отвлекающих внимание вывесок дорожные знаки становятся менее заметными.

С целью повышения безопасности дорожного движения предложено дополнительно информировать водителя о наличии и характере дорожных знаков на пути следования. Схема предлагаемой системы распознавания дорожных знаков с использованием нейронных сетей приведена на рисунке.

Алгоритм функционирования системы состоит в последовательной обработке и передаче информации между блоками системы. Блок "Ввод изображения" производит съем информации со светочувствительной матрицы, формирование изображения дорожной ситуации. В блоке "Выделение контура знака" на основании данных о геометрии дорожных знаков, их цветовой гаммы происходит обнаружение и выделение контуров фрагментов, которые могут быть идентифицированы как знаки с учетом возможных оптических искажений. Далее в блоке "Идентификация типа знака" определяется категория знака. В блоке "Распознавание символов и цифр" производится окончательная идентификация знаков. При помощи блока "Индикация знака" осуществляется звуковое и/или визуальное оповещение водителя.

Блоки подсистемы распознавания реализуются с использованием нейронных сетей.

ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІОНУВАННЯ

ПЛАНУВАЛЬНИКІВ ЗАДАЧ ТА МЕНЕДЖЕРІВ ПАМ’ЯТІ

Межерицький С.Г., Глинський Д.В., Медведєв С.В., Шафієв С.В.

Національний технічний університет

«Харківський політехнічний інститут», м.Харків

Об’єктивне дослідження функціонування планувальників задач та менеджерів пам’яті сучасних операційних систем є актуальною проблемою. Одним з головних завдань перших операційних систем було максимальне навантаження процесорів для зменшення часу простою та найбільш швидкого вирішення поставлених задач. Ці вимоги лягли в основу алгоритмів роботи планувальників задач та менеджерів пам’яті. З розвитком комп’ютерних технологій операційним системам доводилося вирішувати більш ширший спектр завдань. Одним з напрямків стали задачі з мінімальним часом відгуку, як то Web-сервіси або мультимедійні системи, що потребували зміни цих алгоритмів. Робота присвячена порівняльному аналізу продуктивності алгоритмів роботи планувальників задач та менеджерів пам'яті в сучасних операційних системах. Комбінації цих алгоритмів ефективно вирішують поставлені завдання у кожному конкретному випадку, при цьому легко піддаються декомпозиції, аналізу і порівнянню. Однак аналіз сильно ускладнюється при розгляді спільного функціонування планувальників задач та менеджерів пам'яті як єдиного цілого. При моделюванні сучасних реалізацій алгоритмів планувальників задач та менеджерів пам’яті враховувалися наступні вимоги. Виявлення і збільшення продуктивності виконання інтерактивних завдань з урахуванням їх багатопотокової архітектури та малого загального часу виконання. Підтримка масштабованості SMP. Планувальник задач повинен забезпечувати повну завантаженість процесорів роботою на SMP-системах. Крім того, була зауважена потреба деяких задач у роботі на одному процесорі, що повинно зберегти кеш від переповнення. Підтримка пакетного планування завдань. Пакетним завданням потрібно виділяти більші кванти часу в порівняні з звичайними задачами, що повинно приводити до мінімізації кількості звернень до кешу з метою підкачки даних. Результати дослідження функціонування планувальників задач та менджерів пам’яті сучасних операційних систем є важливими для подальшого успішного вирішення актуальної проблеми – створення перспективних та високоефективних їх реалізацій.

Математична модель електродинамічного приводу п’єзорезонансного пристроя

Хуторненко С.В., Семенець Д.А.

Українська інженерно-педагогічна академія, м. Харків

Актуальним направленням розвитку керованих по частоті п’єзорезонансних пристроїв (ПРП) (генераторів, фільтрів і датчиків) є відмова від варикапу у ланцюгу керування і управління частотою безпосереднім впливом на елементи резонатора.

Динамічне керування такого ПРП можливо забезпечити мікропереміщенням рухомого електроду резонатора за допомогою лінійного електродинамічного приводу (ЛЕДП).

Запропоновано математичну модель ПРП з ЛЕДП.

Де

- сила дії на якір; V(t) - швидкість переміщення рухомої частини; i₁(t), i₂(t) – струми у обмотках індуктора і якоря відповідно; R₁, R₂, L₁, L₂ – активний опір та індуктивність індуктора і якоря відповідно; М(z) – взаємна індуктивність обмоток; m_Р – маса якоря і рухомого електроду, с – коефіцієнт пружності буферного елементу; ΔZ(t) – координата переміщення; k_D – коефіцієнт динамічного тертя.

Для можливості оптимізації закону зміни напруги збудження індуктора U₀(t) в частині точності відтворення координати ΔZ рухомого електроду, максимальної швидкодії системи та бажаної траєкторії зміни вихідної координати, визначена передаточна функції електромеханічної системи у вигляді

. Визначення передаточної функції виконане на базі запропонованої математичної моделі ПРП з ЛЕДП.

При визначенні передаточної функції виконані припущення про незмінність взаємоіндуктивності М та індуктивностей L₁, L₂ обмоток вважаючи на незначні переміщення якорю.

СИСТЕМА ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИХ РІВНЯНЬ КОЛИВАНЬ ПЬЕЗОРЕЗНОАТОРА З ГРАДІЄНТНИМ ПОЛЕМ ЗБУДЖЕННЯ В ПЛОЩИНІ КРИСТАЛІЧНОГО ЕЛЕМЕНТУ

Хуторненко С.В., Васильльчук Д.П.

Українська інженерно-педагогічна академія, м. Харків, м. Артемівськ

Актуальним є управління частотою п'єзорезонатора електричним полем. При даному способі управління в площині кристалічного елементу окрім основного (збудливого) електричного поля діє ще і градієнтне електричне поле у напрямку однієї з осей.

Отримана математична модель товщинно-зрушувальних коливань пьєзоелемента у вигляді системи диференціальних рівнянь стану пьезоэлектрика. При цьому кристалічний елемент розташований в площині