+
Надежность и качество сложных систем
2020. — Выпуск 1
Содержание:
+
Актуальность и цели. При проектировании и создании оригинальных технических объектов, в том числе и компонентов авиационных систем, встает вопрос о надежности и безопасности их эксплуатации. Функционирование технических систем осуществляется протеканием физико-химических процессов в них. Для моделирования этих процессов автором был разработан в рамках современной неравновесной термодинамики потенциально-потоковый метод - единый подход математического описания и моделирования процессов различной физической и химической природы. Целью настоящей работы является разработка моделей для анализа надежности и безопасности технических объектов из уравнений физико-химических процессов в них. Материалы и методы. Ранее автором было показано, что, исключив из уравнений потенциально-потокового метода неизвестные переменные величины и неизвестные постоянные коэффициенты, мы получим диагностические и прогностические модели технических объектов с точностью до данных, получаемых из испытания этих объектов и лабораторных систем. Описанное исключение величин из уравнений потенциально-потокового метода в общем случае целесообразно осуществлять методами глубокого машинного обучения. Проведя испытания этих технических объектов и лабораторных систем, подставив полученные результаты испытаний в эти диагностические и прогностические модели, мы получаем модели для решения различных практических задач, в том числе задач обеспечения надежности и безопасности эксплуатации технических объектов. Результаты и выводы. На основе описанных методов в настоящей работе представляется алгоритм получения моделей надежности технических объектов из информации о физико-химических процессах в этих объектах. Результаты работы позволяют планировать и проводить испытания конкретных технических объектов с последующим анализом надежности и безопасности эксплуатации этих объектов и дальнейшей разработкой методики повышения показателей надежности и безопасности эксплуатации рассматриваемых технических объектов. Этот анализ проводится с использованием моделей надежности, полученных из уравнений (потенциально-потоковых) физико-химических процессов этих объектов, что гарантирует адекватность этих моделей для различных режимов работы этих объектов (в том числе и для тех, для которых не проводились испытания этих объектов), так как потенциально-потоковый метод - единый подход описания физико-химических процессов различной природы, то рассматриваемая методология также представляет собой единый подход получения математических моделей сложных технических объектов различной природы. Этот подход позволяет разрабатывать сложные технические объекты повышенной надежности и повышенной безопасности эксплуатации.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели . Сложные динамические системы характеризуются множеством параметров, которые в процессе проектирования и эксплуатации изменяются, что может привести к потере надежности и безопасности системы, дополнительным расходам на поддержание их работоспособности. В процессе проектирования необходимо решить оптимизационную задачу с целью определения наилучших значений параметров системы или ее структуры. Приходится иметь дело с многоэкстремальными целевыми функциями и уравнениями большой размерности. Поиск эффективных методов нахождения глобального минимума или максимума в некоторой области конечномерного векторного пространства возможных проектных решений является актуальной задачей. Целью работы является разработка эффективного метода глобальной оптимизации в задачах построения сложных динамических систем. Материалы и методы . В работе использованы теория статистического синтеза сложных систем, методы поисковой оптимизации и математической статистики, а также метод формирования обратных функций. Результаты . Разработан принципиально новый метод решения задач глобальной оптимизации, в которых на целевую функцию не накладываются какие-либо специальные ограничения. Инверсный метод состоит в представлении варьируемых параметров в виде аппроксимирующих обратных функций, аргументом которых является значение целевой функции, которая изменяется по определенным правилам, образуя частично релаксационную последовательность. Выводы. Представление обратных аппроксимирующих функций позволило избежать просмотра критериальной поверхности на всем допустимом множестве, так как зондирование поверхности осуществляется лишь в направлении улучшения критерия оптимальности. Так как аппроксимирующие функции определяются ограниченным числом свободных параметров, то серьезно снижается размерность решаемых задач и снимаются ограничения на вид и особенности целевых функций. Разработанный метод предлагается применять в процессе построения и оценке надежности и безопасности сложных динамических систем с переменной структурой и параметрами.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели . Разработка и совершенствование радиолокационных систем дистанционного зондирования Земли воздушного базирования актуальна для повышения точности и безопасности полетов, особенно при автоматической навигации и беспилотном использовании, а также при плохой видимости, на высоких скоростях (не допускающих ручное пилотирование) или в плохих погодных условиях. Для разработки и исследования алгоритмов обработки сигналов, принятых РЛС, целесообразно использовать компьютерное математическое моделирование. Материалы и методы . По известным алгоритмам и математическим выражениям построена модель отраженного сигнала для многоканальных бортовых РЛС. Построенная математическая модель была программно реализована в среде МАТLАВ. При моделировании проводится дополнительная обработка сигнала, выраженная в построении радиолокационного изображения поверхности. Результаты . Разработана и реализована модель отраженных сигналов, которая позволяет строить и исследовать радиолокационные изображения поверхности в широком диапазоне условий применения РЛС. Выводы . Разработанная модель и ее реализация позволяют проводить исследования сигналов и данных радиолокационного изображения в координатах дальность-доплер, которые могут быть использованы при решении широкого круга задач радиолокации и радионавигации.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели. Актуальность работы обусловлена существенной гетерогенностью глобальной и локальных цивилизаций, приводящей к постоянным военным, торговым, финансовым, экологическим и прочим конфликтам. Цель - построение теории гетерологии цивилизаций. Материалы и методы . В качестве методов и средств исследований используются методы системного анализа и моделирования процессов, протекающих в социотехнологических гетероструктурах цивилизаций. Результаты . Сформулированы основополагающие аксиомы теории гетерологии цивилизаций.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели . Актуальность исследования обусловлена тем, что развитие цифровых технологий провоцирует формирование цифровой образовательной среды и, как следствие, увеличивает потенциал дистанционного обучения, где особая роль отводится развитию обучающим платформам. Материалы и методы . С появлением платформ онлайн- образования мнения ученых по их эффективности разделились. Имеются проблемы, которые пока не способны обеспечивать стремительного развития технологий. Результаты и выводы . В статье проведен анализ рынка обучающих платформ. Информационной базой исследования послужили данные аналитического отдела АnyСlаss, компании Каlturа, исследования Аugmеntеd аnd Virtuаl Rеаlity Survеy Rероrt, данные НоlоnIQ. Представлены основные участники рынка обучающих платформ и образовательные выгоды от их использования.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели. Современные и перспективные сложные технические системы (в дальнейшем для краткости по тексту - система) характеризуются усложнением структур соединения и повышением требований к надежности элементов. Учитывая приоритет важнейшего этапа эксплуатации систем - применение по назначению, предназначим методологию оценки безотказности как свойство, отражающее основное содержание надежности. Для большинства элементов табуляция значений статистических показателей безотказности в процессе обработки данных из сферы эксплуатации систем не представляет значительных вычислительных трудностей. Однако при анализе безотказности систем, данные о наработке до отказа элементов которых отсутствуют (например, для элементов, сравнительно недавно принятых в эксплуатацию или при отсутствии информации об условиях функционирования элемента, вновь веденного в структуру разработанной или модернизированной системы), прямая алгоритмизация инженерных методик, основанных на сборе статистической информации, не представляется возможной. Целью работы установлена разработка взаимосвязанной совокупности математических и логических блок-схем получения и применения фактических знаний в программно-математическом обеспечении процедуры расчета безотказности систем неодинаковой степени статистической определенности. Материалы и методы. Перспективным направлением в подобных исследованиях является дифференцированная селекция апробированных методов физической надежности с выбором соответствующего математического и алгоритмического аппарата непосредственного вероятностного моделирования систем. Результаты. Предложена блок-схема и рассмотрен вариант практического приложения синтезированного алгоритма имитационной оценки безотказности систем различной энтропии (далее по тексту - алгоритм). Выводы. Для применения разработанного алгоритма отсутствует необходимость в декомпозиции систем, а потенциал многократных повторений результатов случайного процесса смены технических состояний элементов и систем предопределяет возможность получения больших выборок с высокой точностью программной компиляции.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Прогнозирование формы выработки мишени при магнетронном распылении имеет важную практическую значимость для эффективного использования материала мишени и получения однородных слоев пленок. Предложен метод прогнозирования эрозии мишени магнетронных распылительных систем, который основан на предположениях прямой связи величины Bx составляющей вектора B магнитного поля, параллельной плоскости мишени, с эффективностью ионизации атомов рабочего газа и уменьшения плотности процессов ионизации пропорционально ослаблению магнитного поля. При этом границы и форма he ( x ) эрозионной области определяются косинусом угла между B и Bx , а форма эрозионной канавки hg ( x ) определяется распределением Гаусса для отношения Bx / B относительно среднего значения равного единице. Практическая реализация основана на программном комплексе моделирования и расчета физических полей методом конечных элементов ELCUT, формирующем выходные матрицы вектора B индукции и его компонентов. Для определения формы профиля эрозии разработана программа вычислений Pretarger на основе MATLAB.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели . Работа посвящена исследованию системы защиты чувствительного элемента высоточного пьезорезистивного датчика давления от воздействия агрессивной внешней среды. Эта задача особенно актуальна при разработке универсальных датчиков давления, рассчитанных на работу в различных средах, в том числе агрессивных. Рассмотрены технологические аспекты существующих технических решений в предметной области. Целью работы является синтез технических решений, позволяющих оптимизировать конструкцию подобных датчиков и повысить их надежность. Материалы и методы . Экспериментальным методом определены оптимальные размеры и величина гофрировки защитной разделительной мембраны из стали 12Х18Н10Т. В ходе эксперимента выявилась зависимость предельного рабочего давления от объема приборной жидкости. А также выяснилась и потребность в знании зависимости величины перемещения кремниевой мембраны от величины упругих деформаций. С целью определения величины перемещения использована методика моделирования методом конечных элементов в программной среде ANSYS. Моделирование позволило оценить распределение значений упругой деформации на поверхности мембраны. Результаты. Предложены методики расчета размера разделительной защитной мембраны, расчета объема приборной жидкости, таблицы зависимости величины перемещений кремниевых мембран от габаритных размеров и рабочего давления. В результате расчеты объединяются в расчет системы, состоящей из защитной мембраны, кремниевой рабочей мембраны и объема жидкости. Предложены технологические решения, позволяющие реализовать разработанные методики и обосновать применимость различных конструкционных материалов. Получены значения упругой деформации на различных рабочих диапазонах датчиков. Выводы. Предложенные в работе методики, технологии и конструктивные решения позволяют на новом качественном уровне решить задачу создания универсального датчика давления с заданным диапазоном измерений, функционирующего в условиях агрессивных внешних сред. Результатом правильно рассчитанного усилия Q , усилия передачи рабочего давления на кремниевую мембрану, является простая конструкция малогабаритного высокоточного датчика давления работающего в агрессивных средах на высокие давления. Помимо снижения массогабаритов и повышения точности измерений, предложенные решения позволяют значительно повысить надежность функционирования датчиков в условиях агрессивных сред.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели. Формообразование деталей (изделий) из различного материала с помощью традиционных и аддитивных (3D) технологий в условиях «умных» производственных систем (УПС) представляет сложную динамическую систему, оптимизация управления которой позволяет повысить качество продукции. Материалы и методы. Гибкость и экономичность разработки новой качественной продукции создается путем создания УПС на основе ГПС с цифровым моделированием с применением синтеза традиционных и аддитивных технологий. Результаты. В качестве источника энергии для технологий «умных» производственных систем рекомендуется применять концентрированные потоки энергии на основе: электронного луча и лазерного излучения; плазменного и ионного воздействия с системами адаптивного (интеллектного) управления с контролем и диагностикой параметров технологического процесса. Выводы. Контроль и диагностика показателей качества продукции c помощью лазерных, инфракрасных, волоконно-оптических датчиков и устройств и т.д., системы индустриальной компьютерной томографии обеспечат высокое качество, безопасность и экологичность работы «умной» производственной системы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В области авиастроения и разработках космических аппаратов наступил предел, когда исчерпаны все ресурсы, заложенные в конструкции летательных аппаратов. А развитие технического прогресса требует повышения скоростей, расширения потолка полетов, увеличения грузоподъемности и при этом сокращения себестоимости при изготовлении и расходов при эксплуатации. Частичная модернизация конструкции старых моделей с внедрением новых материалов способна внести дисбаланс в стройную структуру конструкции, а частичная замена приборов в системах управления и контроля снижает скорость срабатывания систем из-за различия точностных характеристик приборов. Конфликт между старым и новым проявляется в участившихся в последнее время авариях. В статье проведен анализ разработок в области технологий получения перспективных материалов, используемых в конструировании нового поколения контрольно-измерительных сенсоров, и показано, как появление новых датчиков может повлиять на безопасность полетов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Актуальность и цели . Целью исследования является повышение эффективности функционирования и взаимодействия информационно-управляющих систем региональных ситуационных центров. Материалы и методы . Объектами исследования являются архитектура и технологии реализации сетецентрических информационно-управляющих систем ситуационных центров региона, ориентированных на решение задач управления региональной безопасностью, а также свойство интероперабельности этих систем. Рассмотрены проблемы и средства обеспечения интероперабельности распределенных информационных систем ситуационных центров на технологическом, семантическом и организационном уровнях взаимодействия. Результаты и выводы . Предложены технологические решения по обеспечению интероперабельности компонентов сетецентрических систем управления региональной безопасностью, основанные на сервис-ориентированном подходе и совместном использовании мультиагентных технологий и семантических моделей представления знаний. Это обеспечивает интеграцию системных компонентов в единую виртуальную сетецентрическую среду и унификацию представления совместно используемых информационных ресурсов и сервисов, что способствует повышению эффективности управления региональной безопасностью на базе системы распределенных ситуационных центров.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
Вверх