При разработке технологий управления производственно-техническими системами наблюдается тенденция к использованию принципов мультиагентности, которые отражают развитие системной концепции распределенной обработки вещества, энергии и информации. Для выполнения работ и решения целевых функциональных задач в мультиагентных системах предполагается задействование параллельно функционирующих системных объектов, которые в определенной мере наделяются субъектными правами и играют роль исполнительных агентов. За счет введения компонентов интеллектуального управления составными частями проектируемой системы реализуются процессы их индивидуального и группового функционирования. С учетом этого в статье проанализированы основные схемы организации процессов решения функциональных задач и предложены показатели эффективности применения мультиагентных технологий. В частности, рассмотрен вариант решения несвязанных системных задач с использованием однотипных исполнительных агентов. Показана возможность применения однотипных агентов для решения многовариантных задач с последующим получением консолидированных результатов. Приведен также вариант предварительной декомпозиции задач на отдельные логически завершенные фазы и дальнейшего получения агрегированного результата. Представлен подход к решению функциональных задач на основе конвейерной параллельно-последовательной реализации их отдельных стадий и последующего отбора адекватного результата. В качестве показателей эффективности применения мультиагентных технологий к решению системных задач предложены и проанализированы характеристики, основанные на оценке времени и вероятности получения корректных результатов. Так, группа показателей, характеризующих процесс решения, включает общее время выполнения задач группой агентов, а также коэффициент компрессии в виде отношения среднего значения времени одноагентного последовательного решения набора задач к нормативному времени их мультиагентного исполнения. Рассматриваемый процесс характеризуется также расчетной вероятностью обеспечения необходимого множества решений за заданное нормативное время и вероятностью получения множества корректных результатов при многократном параллельном решении задачи с использованием группы агентов.
Наука и техника
2025. — Выпуск 2
Содержание:
Исследовано влияние предварительной обработки импульсным магнитным полем на композиционную смесь порошков (политетрафторэтилен, порошок медный стабилизированный, базальтовое волокно, дисперсная неорганическая фрикционная добавка) для получения прессованных полимерных фрикционных материалов. Для обработки использовался экспериментальный прибор ИМИ-И. Варьировались напряженность магнитного поля, количество импульсов и их полярность. Методом оптической микроскопии исследовано изменение структуры поверхности композиционного материала после прессования, разрезки, а также поверхности после испытаний на трение. Установлено существенное влияние магнитного поля на структуру образцов. Повышается однородность свободной поверхности, снижается пористость, существенно изменяется морфология и повышается возможность визуализации фаз. Отмечено изменение поверхности среза, сформированной инструментом при разрезке кольцевой заготовки на отдельные образцы. Обработка в магнитном поле приводит к формированию менее развитого рельефа поверхности; эффект интенсифицируется при увеличении количества импульсов от двух до четырех, а также при увеличении напряженности поля. Значительно изменяется морфология поверхности трения: обработка способствует снижению различий между периферийной областью и центром образца. Пленки переноса формируются существенно менее интенсивно. Полимерная фаза не демонстрирует наличия вязких участков. Рентгеноструктурным анализом исследован фазовый состав и изменение статических смещений атомов из положений равновесия. Установлено, что фазовый состав материала под влиянием магнитной обработки не изменяется. Показано, что предварительная обработка композиционной смеси магнитным полем влияет на статические смещения атомов из положений равновесия в медной фазе. Обработка в магнитном поле способствует формированию равновесной структуры меди за счет совершенствования кристаллической решетки. Установлено, что эффект воздействия в наибольшей степени зависит от количества импульсов и их полярности. Наиболее эффективным является применение однополярного импульса.
Ключевые слова
Установлено влияние анодных режимов (электрохимический, коммутационный, электролитно-плазменный) при обработке стали AISI 321 в водном растворе сульфата аммония концентрацией 5 %, широко применяемом в практике электролитно-плазменной обработки коррозионностойких сталей, на съем металла, выход по току и затрачиваемую удельную энергию. Наибольший съем металла отмечается на границе электрохимического и коммутационного режимов, а также в области коммутационного режима. В зависимости от температуры электролита максимальный съем при этом превышает значения, соответствующие электролитно-плазменному режиму, в 6–8 раз. В области значений напряжения, соответствующей электролитно-плазменному режиму, коэффициент выхода металла по току h существенно выше, чем при значениях напряжения, соответствующих электрохимическому и коммутационному режимам. В зависимости от температуры электролита значения h находятся в следующих диапазонах: в электролитно-плазменном режиме – 0,40–0,62; в коммутационном – 0,18–0,24; в электрохимическом – 0,16–0,24. В электролитно-плазменном режиме (210–330 В) максимум коэффициента h обеспечивается в области температуры электролита 70–80 °С. Электролитно-плазменный режим характеризуется бόльшими энергозатратами на единицу массы удаленного металла (q/Dm) по сравнению с электрохимическим режимом. Так, при температуре 80 °С в электрохимическом режиме в диапазоне напряжения 10–70 В параметр q/Dm принимает значения 0,04–0,31 Вт·ч/(см2·мг), а в электролитно-плазменном режиме (120–330 В) – 0,14–0,50 Вт·ч/(см2·мг). При температуре 90 °С в электролитно-плазменном режиме значение параметра q/Dm изменяется от 0,26 до 0,63 Вт·ч/(см2·мг). Полученные результаты являются основой для создания эффективных комплексных процессов повышения качества поверхности и размерной обработки, при которых в одной стадии совмещается как электролитно-плазменный, так и электрохимический режимы обработки. Такая схема обработки позволяет использовать преимущества каждого из анодных режимов: интенсивный съем металла при низких энергозатратах в электрохимическом режиме и полирование с достижением высокого качества поверхности в электролитно-плазменном режиме.
Ключевые слова
В представленной работе прогибы стержня и прямоугольной плиты с любыми типами граничных условий предлагается представлять в виде ряда и двойного ряда по собственным функциям дифференциального уравнения изгибных колебаний балки или плиты с соответствующими граничными условиями. Далее по методу Ритца определяется функционал полной энергии изгиба стержня и изгиба и кручения плиты и действующей на них внешней нагрузки. Для стержня с любыми типами граничных условий дифференцированием функционала полной энергии получено точное решение для прогибов в виде быстро сходящего ряда. При этом использованы ранее опубликованные результаты С. П. Тимошенко и Е. С. Сорокина. Для прямоугольной плиты, используя свойство ортогональности собственных функций и их вторых производных, вычисляется квадратичный функционал от неопределенных коэффициентов при собственных функциях. Дифференцированием функционала по каждому из неизвестных коэффициентов образуется бесконечная система линейных алгебраических уравнений, решение которой способом усечения, позволяет найти прогибы плиты. Далее известными методами теории изгибаемых пластинок находятся усилия в плите. Приведены два примера расчета прямоугольной плиты с четырьмя опертыми гранями и плиты с двумя опертыми гранями. Предлагаемый подход прост, универсален и позволяет рассчитывать прямоугольные плиты с любыми типами граничных условий на контуре на произвольную внешнюю нагрузку. В статье приведена таблица собственных чисел и форм для расчета прямоугольных плит.
Ключевые слова
Цель работы – расчетная оценка напряжений в элементах композитной строительной арматуры, обусловленных различиями коэффициентов Пуассона армирующих волокон и полимерного связующего. Методика исследований основана на разработке микромеханической модели межфазного взаимодействия армирующего волокна и полимерной матрицы в элементарной ячейке, представляющей собой полый полимерный микроцилиндр, в котором в виде соединения с изменяющимся под нагрузкой деформационным натягом расположен волокнистый армирующий наполнитель. Произведена трансформация задачи Ляме к расчетной оценке влияния различий в значениях коэффициентов Пуассона армирующих волокон и полимерной матрицы, а также растягивающих номинальных напряжений и объемного содержания волокон в композитной арматуре на изменение локальных напряжений в армирующих волокнах и полимерной матрице. Получены аналитические зависимости, связывающие параметры локального напряженно-деформированного состояния стенок элементарного цилиндра в окрестностях волокнистого наполнителя с комплексом показателей физико-механических свойств материалов полимерной матрицы и волокнистого наполнителя (модули упругости и коэффициенты Пуассона), а также объемным содержанием наполнителя. В качестве примера произведен расчет этих параметров для широкого диапазона степеней наполнения стеклянным и базальтовым волокном ряда полимерных матриц (эпоксидная и полиэфирная). Показано, что в диапазоне объемного содержания наполнителя 0,5–0,7 контактные давления на границе раздела армирующих волокон с полимерной матрицей составляют от 2 до 6 % от номинальных напряжений растяжения в полимерной матрице в зависимости от сочетания коэффициентов Пуассона волокон и матрицы. При этом окружные растягивающие напряжения в полимерной матрице на границе раздела с волокном составляют от 11,6 до 19,2 % от номинальных осевых напряжений растяжения в полимерной матрице для стеклопластиковой и от 10,6 до 17,1 % – для базальтопластиковой арматуры. Результаты исследований могут быть использованы в научно-исследовательской и учебной деятельности.
Ключевые слова
В статье дана оценка технического состояния совмещенных утепленных рулонных кровель с последовательным расположением слоев и вентилируемых кровель крупнопанельных жилых зданий типовых серий, построенных в Беларуси до 1993 г. Результаты натурных исследований показали, что после более 30 лет эксплуатации техническое состояние материалов основных конструктивных слоев (несущая конструкция покрытия, пароизоляция, материалы теплоизоляционного слоя) работоспособное. Дефекты, оказывающие отрицательное влияние на функциональную пригодность кровель в целом, зафиксированы только в основном водоизоляционном ковре и цементно-песчаной стяжке. Установлено, что причинами появления и развития эксплуатационных дефектов (потеря защитной посыпки кровельным материалом, застой воды на кровле, трещины в битумном окрасочном слое рулонной кровли, вздутия между слоями кровельного рулонного ковра) являются «жесткие» условия эксплуатации кровель: постоянное, в течение всего срока эксплуатации, влияние на материалы атмосферных воздействий, а также нарушения технологии производства кровельных работ. Для поддержания рабочего состояния совмещенных утепленных рулонных кровель крупнопанельных жилых зданий, эксплуатируемых более 30 лет, основные материальные и финансовые затраты приходятся на частичный ремонт водоизоляционного ковра, включающий и локальный ремонт цементно-песчаной стяжки. Причиной локального разрушения стяжки кровель крупнопанельных жилых зданий, построенных до 1993 г., является недостаточная ее морозостойкость, обусловленная заложенным при проектировании таких зданий требованием обеспечения прочности материала стяжки по морозостойкости на нормируемый срок эксплуатации крупнопанельных жилых здания, т. е. не менее чем на 30 лет. Учитывая, что нормируемый срок эксплуатации всех крупнопанельных жилых зданий, построенных до 1993 г., составляет более 30 лет, проблема обеспечения работоспособности стяжки будет приобретать все большую актуальность. Предлагается для увеличения срока эксплуатации стяжки без ремонта и снижения теплопотерь через совмещенное покрытие выполнить по существующей кровле инверсионную кровлю.
Ключевые слова
Колебания кузова автомобиля при преодолении неровностей дороги не только вызывают дискомфорт у водителя, но и негативно сказываются на качестве перевозимого груза. Многочисленные проведенные исследования, направленные на улучшение характеристик систем подрессоривания с целью повышения комфорта езды и устойчивости кузова автомобиля, показали, что оснащение грузовых транспортных средств активной подвеской является наиболее эффективным техническим решением для обеспечения комфортных условий труда водителя и сохранности транспортируемого груза. В данной статье акцент сфокусирован на моделировании и управлении активной подвеской грузового автомобиля в специализированном программном обеспечении с последующей оценкой ее эффективности по сравнению с традиционной пассивной подвеской. В частности, в работе представлена четвертная модель подвески автомобиля с интегрированной субмоделью вспомогательного гидравлического цилиндра, управляемого посредством программного ПИД-регулятора. Входные параметры моделируемой системы подрессоривания определялись в ходе натурных экспериментов с реальными транспортными средствами в лабораторных и дорожных условиях. Для подтверждения адекватности предложенной математической модели разработан сценарий и проведен эксперимент по измерению параметров колебаний кузова при преодолении грузовым автомобилем неровностей в режиме «пассивного» управления подвеской. Валидация модели позволила в дальнейшем сфокусироваться на исследовании эффективности активной подвески с ПИД-регулированием давления в рабочей полости вспомогательного гидравлического цилиндра и сопоставлении полученных результатов с вариантом «пассивного» управления системой подрессоривания. Результаты исследования показали, что система активной подвески в сочетании с ПИД-алгоритмом управления давлением вспомогательного гидроцилиндра значительно улучшает оценочные показатели процесса затухания колебания кузова автомобиля. Так, время затухания колебаний кузова сокращается c 1,61 до 0,92 с, а максимальная амплитуда и среднее ускорение колебаний уменьшаются соответственно на 16,7 и 61,5 %. При этом коэффициент демпфирования системы уменьшается с 0,260 до 0,245 (приблизительно на 5,8 %), что в совокупности подтверждает эффективность разработанной в рамках данного исследования активной системы подрессоривания, а также способствует повышению общей производительности автомобиля с точки зрения устойчивости, безопасности и комфортабельности езды.
Ключевые слова
Глобальное значение «зеленой» энергетики в снижении ущерба окружающей среде привлекает значительное внимание. Однако последние признаки свидетельствуют о менее оптимистичных перспективах общественного признания «зеленого» транспорта (GET), сопровождаемых потенциальными проблемами и трудностями с различных точек зрения. Признавая неотложность решения этой проблемы и отсутствие в настоящее время всеобъемлющего обзора структуры знаний в области исследований GET и определяющих ее факторов, существует острая потребность в анализе на высоком уровне. В ответ на это данная статья ставит своей целью предоставить четкий и доступный библиометрический анализ исследований GET и определяющих их факторов с использованием методологии MATE (многогранный анализ текстовых свидетельств). Во-первых, используя различные библиометрические анализы, в работе предлагается углубленное изучение публикаций GET. Это включает в себя анализ активных авторов, высокопродуктивных стран/регионов, известных журналов, структуры цитирования и тематической эволюции GET. Эти анализы дают наглядное представление о текущем ландшафте исследований GET. Во-вторых, дополненный контент-анализом, документ классифицирует и определяет ключевые факторы, определяющие GET, включая технические соображения, уровни внедрения, корпоративные акции и экологические проблемы. Такой комплексный подход способствует более глубокому пониманию многогранных факторов, влияющих на GET. Наконец, в статье обобщаются полученные результаты, чтобы подчеркнуть существующие пробелы в знаниях и предложить потенциальные направления будущих исследований в области GET. Таким образом, ученые получают систематизированную базу знаний и хорошо структурированное представление об исследованиях GET и их детерминантах. Данное исследование, проведенное на основе MATE-анализа, служит ценным ресурсом для навигации по сложностям GET, способствуя принятию обоснованных решений и дальнейшим исследованиям в этой важной области.