Актуальность и цель . В связи с современными воззрениями вопросы оценки асимметрии времени на показатели долговечности оборудования структурно и функционально сложных технических систем (СФСС) относятся к первообразному фундаментальному понятию науки, в рамках которого решение поднимаемой проблемы является чрезвычайно актуальной. Поэтому целью предлагаемой статьи является анализ влияния роли оператора энтропии на показатели долговечности СФСС. Материалы и методы . Так как традиционные детерминистические и вероятностные математические методы, основанные на теориях прочности и математической статистики, не учитывают эффекта асимметрии времени в модусах «прошлое-настоящее-будущее», то в данной статье используется аппарат теории операторов современного функционального анализа. Результаты и выводы . На базе второго закона термодинамики рекомендуется применение математического аппарата для учета связи асимметрии времени в моделях оценки показателей долговечности оборудования СФСС. Показана эффективность использования функций Ляпунова при применении оператора энтропии М в задачах оценки ресурсных характеристик и состояния на различных этапах жизненного цикла изделий сложных технических комплексов. В общем виде разработана методика учета оператора энтропии и функций Ляпунова в задачах оценки показателей долговечности оборудования СФСС.
Надежность и качество сложных систем
2019. — Выпуск 3
Содержание:
Рассматривается задача оптимального управления с фазовыми ограничениями. Для решения задачи используется метод редукции пространства состояний. Метод состоит в том, чтобы уменьшить размерность пространства состояний объекта управления. Для этой цели часть компонент вектора состояний заменяется функциями времени из предположения об оптимальном поведении этих компонент и их физических свойствах. В результате получаем модель объекта управления в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений меньшего порядка и кусочно-функциональные уравнения с неизвестными параметрами для остальных компонент вектора состояний. Далее формулируем новую задачу оптимального управления в пространстве состояний меньшей размерности. При решении новой задачи оптимального управления некоторые компоненты вектора управления находим из формы функций исключенной части компонент вектора пространства состояний. В качестве примера рассмотрена задача оптимального управления мобильным роботом, движущимся на плоскости с круговыми фазовыми ограничениями. В результате применения метода редукции пространства состояний было сделано предположение, что угол поворота робота на оптимальной траектории принимает либо постоянные значения, либо является линейной функцией времени. Данное предположение позволило трансформировать задачу оптимального управления роботом к задаче оптимального движения точки на плоскости. Известные формы функции изменения угла поворота робота позволили определить класс управлений для одной из компонент вектора управления. В новой задаче оптимального управления отсутствует угол поворота робота, поэтому оптимальная траектория движения точки должна иметь наименьшую длину. Оптимальная траектория движения состоит из кусков прямых отрезков, касательных к круговым ограничениям, и круговых дуг, расположенных на границах ограничений. Для построения оптимальной траектории в новой задаче необходимо определить порядок ограничений, по границам которых должна пройти оптимальная траектория. Для решения этой подзадачи фазовые ограничения рассматриваются как вершины графа и при этом используется алгоритм Дейкстры поиска кратчайшего пути на графе. В результате используемых методов было получено значение функционала в два раза меньше, чем для решения, полученного эволюционным алгоритмом.
Ключевые слова
Проведен анализ средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Рассмотрена архитектура средств РЭБ. Аппаратуру РЭБ предложено разделить на семь функционально законченных частей: приемную, передающую, распределительную, преобразующую, обрабатывающую, формирующую, управляющую. Выполнен анализ статических и динамических связей между составными частями. Рассмотрена аппаратная реализация разных вариантов связей. Приведено пять структурных схем средств РЭБ. Оценено влияние электронной компонентной базы. Предложена унифицированная архитектура средств РЭБ. Показано, что такая архитектура позволяет создавать средства РЭБ различного типа и назначения для любых объектов размещения. Рассмотрены возможности дальнейшей унификации до уровня блока, модуля и узла. Ее следует вести с учетом конкретных требований к аппаратуре. Установлено, что в первую очередь целесообразно подвергнуть унификации те части, которые мало (слабо) зависят от объекта размещения. Предполагается, что использование унифицированной архитектуры и унифицированных модулей позволит разработчикам средств РЭБ уменьшить время проектирования и сконцентрировать свои усилия на разработке наиболее зависимых от объекта размещения частях.
Ключевые слова
К нечетким дифференциальным системам (НДС) относятся системы, для моделирования которых используются нечеткие дифференциальные уравнения (НДУ). Разработка, развитие и практическое применение математических моделей НДС является важной и актуальной практической задачей, так как обусловлена необходимостью математического описания систем с неизвестными или плохо определенными параметрами. Основная цель работы: развитие и применение теории НДС для решения экологических проблем. Частная цель работы: на основе логистической модели Ферхюльста разработать нечеткую дифференциальную модель динамики лесной биомассы, в которой использовано понятие виртуального отрицательного потока биомассы, с помощью которого можно моделировать процессы деградации лесов под воздействием антропогенных (в том числе техногенных) факторов.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Современные стандарты разработки и выпуска сложных систем требуют выполнения испытаний и подтверждения тактико-технических характеристик на ранних этапах жизненного цикла изделия. Актуальность оценки работы имитатора в составе комплекса полунатурного моделирования подтверждается возможностью учета всех основных параметров фоноцелевой обстановки для функциональной проверки алгоритмов поиска, захвата, наведения и сопровождения целей. В основе программной части комплексов полунатурного моделирования используется модель представления фоноцелевой обстановки с учетом характеристик отражения радиолокационных сигналов от заданного набора типов целей, объектов и подстилающих поверхностей. Материалы и методы . Сложный механизм отражения (обратного рассеяния) электромагнитного поля упрощается путем замены пространственно-электрических характеристик поверхностей целей, земли, воды на соответствующие характеристики отраженного сигнала, известные для выбранных диапазонов несущих частот из результатов анализа и обобщения данных натурных экспериментов. В аппаратной реализации модели пространство распространения прямого и отраженного сигналов между антеннами радиолокационной станции и всей отражающей поверхностью представлено в виде многоканальной модели, что значительно упрощает анализ. Выводы . Показано, что для формирования радиолокационных эхо-сигналов типовых радиолокаторов с переменными параметрами необходима реализация суммирования (микширования) копий зондирующего сигнала с разными задержками, амплитудами, частотными сдвигами. Проведен расчет параметров заданного количества каналов формирования, а также их передача в имитатор сигнала на базе модулей в реальном масштабе времени, что позволяет осуществить группировку отражателей на основе моделирования системы с учетом угловых эволюций и скорости летательного аппарата, параметров диаграмм направленности антенн и свойств подстилающей поверхности.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Актуальная проблема оценки показателей остаточного ресурса занимает главенствующее положение в теории надежности. Однако расчет ресурса по результатам принудительных испытаний на отказ невосстанавливаемых объектов исследован в неполной мере. Материалы и методы . Для невосстанавливаемых в результате принудительных испытаний на отказ технических объектов выведены непараметрические формулы расчета показателей ресурса. Доказана теорема для оценки среднего ресурса для равномерного закона распределения. Показано, что полученное утверждение справедливо при оценке среднего ресурса и для других параметрических законов, например, что для экспоненциального закона распределения безотказных наработок существуют только два значения гамма-процентных ресурсов, среднее арифметическое значение которых равно среднему ресурсу. Представлена графическая интерпретация гамма-процентных ресурсов, статистическая (точечная) оценка гамма-процентного ресурса, а также нижняя доверительная граница показателя. Выводы . Предложены непараметрические формулы расчета и оценок показателей ресурса для невосстанавливаемых в результате принудительных ресурсных испытаний на отказ технических объектов.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Для невосстанавливаемых сложных изделий гамма-процентный ресурс не превышает минимальную наработку любого ЭРИ, составляющих это сложное изделие, а вероятность обычно выбирают в пределах от 0,95 до 0,999. Такой выбор значений вероятности разграничивает временной промежуток использования изделия на интервалы, где начальный интервал ограничен величиной гамма-процентного ресурса . Такое разграничение позволяет считать, что в пределах этого начального интервала (15-25 лет) модель надежности невосстанавливаемых сложных изделий находится в рамках влияния экспоненциального закона. Этот факт позволяет делать прогнозы величины остаточного гамма-процентного ресурса невосстанавливаемых сложных изделий в пределах установленных ограничений (. Целью работы является нахождение оценки остаточного гамма-процентного ресурса - в рамках заложенных ограничений на использование ресурса, которая будет простой и более эффективной по сравнению с традиционной и уступающей незначительно эффективной оценке остаточного гамма-процентного ресурса, в случае ее существования, с точки зрения близости к истинному значению при использовании биномиального плана испытаний . А также по результатам продленной эксплуатации на основании полученной эффективной оценки остаточного гамма-процентного ресурса получить формулу оценки величин прогнозируемых значений остаточного гамма-процентного ресурса, в рамках заложенных ограничений. Материалы и методы . В основе исследования эффективных оценок лежит интегральный подход, в основе которого лежит построение правила выбора (критерий) эффективной оценки остаточного гамма-процентного ресурса, заданного на сумме значений абсолютных смещений оценок, выбранных из некоторого множества. Выводы . Полученная оценка остаточного гамма-процентного ресурса является простой и более эффективной по сравнению с традиционной и уступает незначительно эффективной оценке, в случае ее существования, при использовании биномиального плана испытаний . Полученная оценка остаточного гамма-процентного ресурса имеет существенные преимущества, а именно: оценка является эффективной на достаточно широком классе смещенных оценок; оценка позволяет получать значение остаточного гамма-процентного ресурса по результатам испытаний, не давших отказы. Предлагаемый метод прогнозирования и полученная эффективная оценка остаточного гамма-процентного ресурса имеют направленность практического применения при безотказной эксплуатации изделий.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Вибрационная диагностика машин и механизмов, зданий и сооружений, радиоэлектронной аппаратуры является очень популярным методом обнаружения дефектов в латентной их фазе, когда они еще не влияют значимо на работу оборудования. В настоящее время быстро развивается перспективная экономичная и информативная виброизмерительная технология, в основу которой положен анализ размытия изображения круглой метки или матрицы круглых меток, нанесенных на поверхность объекта контроля. Целью настоящей статьи является исследование градуировочной характеристики виброизмерительной системы с анализом размытия изображения круглой метки. Материалы и методы . В статье исследуются материалы, полученные авторами в ходе натурного эксперимента. Для обработки результатов применены методы линейной аппроксимации и регрессионного анализа. Результаты . Получены реальные изображения круглой метки: четкого при отсутствии вибрации и с размытием от вибрационного перемещения по аппликате. Получена экспериментальная градуировочная характеристика виброизмерительной системы с анализом размытия изображения круглой метки. Построена реальная регрессионная модель этой градуировочной характеристики и доказана ее линейность. Выводы . Экспериментально доказано, что при вибрационном перемещении исследуемой точки поверхности объекта контроля наблюдается значимое размытие изображения круглой метки, в геометрическом центре которой эта точка расположена. Полученная экспериментальная градуировочная характеристика реальной виброизмерительной системы с анализом размытия изображения круглой метки позволяет вычислить амплитуду вибрационного перемещения исследуемой материальной точки по аппликате на основе вызванного им приращения радиуса изображения круглой метки. Экспериментально доказана линейность градуировочной характеристики виброизмерительной системы с анализом размытия изображения круглой метки. Полученная линейная регрессионная модель позволит создать методику прогнозирования приведенной погрешности виброизмерительной системы с анализом размытия изображения круглой метки на основе заданного количества пикселей, приходящихся на это изображение.
Ключевые слова
Рассматривается проведение операции дегазации на приборах из состава космического аппарата (КА) для повышения качества и надежности изделия в целом. Рассмотрена общая процедура проведения термобалансных и термовакуумных испытаний по программе наземных испытаний. Определены минимальные требования к функциональным испытаниям. Предложены режимы проведения испытаний. Описаны требования к материалам космического аппарата и электронных приборов. Определена последовательность кондиционирования приборов. Предложена методика тепловакуумных испытаний. Она предусматривает два этапа: проверку работоспособности приборов и КА и их дегазацию. Подробно разработана операция дегазации приборов. Определены рациональные режимы ее проведения. Показано, что данная методика позволяет значительно сохранить время откачки вакуумной камеры и резко уменьшить интенсивность выделения высокомолекулярных соединений. Установлено, что выбранные режимы операции дегазации приборов позволяют повысить качество и надежность КА в целом.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Эволюционно-генетические вычисления активно применяются для решения сложных задач безотносительно к формально-логическим характеристикам связей между параметрами этих задач. Их основное преимущество состоит в возможности получения некоторой кодировки решения исходя из минимальной информации о входных массивах данных и реакции модели на входные данные. Расширение применения методов требует в числе прочих задач обеспечения высоких показателей обобщения для полученного решения. Методы . Рассмотрение свойств процесса формирования решения при эволюционных вычислениях проведено на примере поиска стратегии решения игровой задачи - дилемме заключенного (ДЗ), относящейся к классу некооперативных игр с ненулевой суммой и широко применяемой в теории игр и машинном обучении. Результаты . В результате исследования модели выявлены причины формирования наиболее эффективных стратегий поведения и особенности, накладываемые эволюционным характером получения результата. Выводы . Доказана возможность повышения показателей обобщения для решений, полученных методами эволюционных вычислений применением предложенных подходов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. К постановке проблемы возможности целевого использования базовых принципов функционирования и развития биологических систем в естественном окружении для решения сложных и практически важных задач, таких как задачи оптимизации систем, приводят эффективность и согласованность действия элементов биологических объектов всех уровней, существующих в условиях непрерывной биологической эволюции, равно как и функциональность строения объектов, сформировавшихся под влиянием естественного отбора. Материалы и методы. Рассмотрены процессы эволюционного возникновения и развития носителей кодирования информации об объектах и системах. Проанализированы модели эволюционного развития как средства исследования и построения сложных систем. Результаты . Даны оценки и обоснована применимость квазибиологических методов для решения сложных многопараметрических задач. Выводы . Модели генетико-молекулярных информационных систем могут служить основанием для развития систем представления, генерации и оптимизации сложных структур. Рассмотрение моделей эволюции информационных последовательностей позволяет сделать вывод о возможности формального обоснования базовых характеристик методов - получении единого решения, средней скорости получения решения, характеристик связности для генетических систем управления клеточными организмами.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Оценка показателей надежности и качества многопараметрических зависимостей возможна средствами эволюционно-генетических вычислений, не требующих данных о внутренней структуре связей и зависимостей анализируемых объектов. Эволюционные методы показывают высокую результативность либо при применении специализированных разновидностях генетического поиска, либо при эффективном управлении поиском в процессе решения. Методы . Перспективным методом повышения эффективности оптимизационных моделей вычислений на основе эволюционных методов при универсальности модели вычислений является сохранение в кодировке неразрушаемой информации произвольной длины, что выдвигает дополнительные требования в реализации основных генетических операторов. Результаты . Дополнительные требования могут быть сведены к свойствам сохранения шаблонов с высокими показателями независимо от их длины, а также способностью выделения, определения их свойства, отмечать пригодность. Реализацию подобного расширения в управлении поиском предложено осуществить введением масок и механизма управления масками. Выводы . Предложенный подход к повышению эффективности генетического поиска возможно реализовать применением модифицированных генетических операций на основе маскирования и фиксированного набора правил без существенного увеличения вычислительных затрат.