ivdon3@bk.ru
Предмет исследования – медицинские флюорографические рентгеновские снимки грудной клетки. Обученная глубокая сверточная нейросеть осуществляет бинарную классификацию снимков и может быть использована в качестве помощника врача-рентгенолога. Для этого необходимо минимизировать ошибки первого и второго рода. Возможный подход к повышению эффективности применения нейросетей, по критериям уменьшение вычислительной сложности и качество классификации снимков – примене-ние вспомогательных подходов: предобработка изображений и предварительное вычисле-ние энтропии фрагментов. В статье представлен алгоритм предобработки рентгеновского изображения, его деления на фрагменты и вычисления энтропии отдельных фрагментов. В ходе предобработки из всего снимка выделяется интересующая область с легкими и по-звоночником, составляющая около 30-40% всего снимка, далее происходит деление сним-ка на матрицу фрагментов и вычисляется энтропия по формуле Шеннона, за счет анализа отдельных пикселей.
Ключевые слова: энтропия изображения, фрагменты, глубокая сверточная нейросеть, машинное обучение, рентгеновские снимки, вычислительный эксперимент, матрицы элементов, предобработка изображения, статистический анализ, бинарная классификация
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Цель данного исследования – выполнить классификацию для формирования базы знаний в области заготовки и использования в промышленности и в социальной сфере одного из ценных видов недревесных ресурсов леса – древесной зелени. Такая база знаний необходима для синтеза новых прогрессивных процессов, машин и механизмов для заготовки и использования древесной зелени. В основу формирования классификации положен основанный на научно-техническом поиске анализ технологических и технических решений, приведенных в запатентованных в 2010-2019 гг. в Российской Федерации изобретениях и полезных моделях. В результате исследований классифицированы основные направления патентования разработок в области заготовки и использования древесной зелени.
Ключевые слова: база знаний, древесная зелень, классификация, патент
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Публикация посвящена задаче разработки демо-генетической модели адаптации вредителей к трансгенным и гибридным агрокультурам с учетом вида таксиса. Вводится предположение о том, что динамику гибридных видов агрокультур можно исследовать с помощью демо-генетических моделей. Приводится описание задачи в соответствии с особенностями роста биомассы агрокультур и динамики вредителей, а также видов таксиса. Подробно описано моделирование процессов быстрого и медленного таксиса в зависимости от поведения вредителей в конкретный момент времени с учетом вида их генотипов, влияющих на приобретение мутаций. В работе описываются особенности физиологического строения и жизненного цикла насекомых-вредителей, отражающиеся на прогнозировании их пространственной концентрации и, соответственно, прогнозировании урожайности; возможности их применения при математическом моделировании.
Ключевые слова: демо-генетическая модель, таксис, трансгенная агрокультура, гибрид, вредитель, биомасса, диффузия
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Представлены результаты математического моделирования надежности системы солнечного горячего водоснабжения для условий Республики Марий Эл. Рассмотрены причины отказов элементов систем горячего водоснабжения с солнечными коллекторами, проведен анализ схемы системы солнечного горячего водоснабжения четырехквартирного жилого дома. С использованием логико-вероятностного метода были составлены выражения для определения вероятности длительного простоя, кратковременного простоя, вероятности отказа по причине снижения инсоляции, суммарной вероятности отказов. Проведен расчет потребности в тепловой энергии на горячее водоснабжение для рассматриваемого объекта с числом жильцов равным 14, а также расчет доли тепловой нагрузки, покрываемой только за счет применения солнечных коллекторов. В результате подстановки значений показателей надежности элементов системы получено значение суммарной вероятности отказа в течение года 4,03∙(10^(-5)).
Ключевые слова: солнечное горячее водоснабжение, надежность, солнечный коллектор, причина отказа, моделирование надежности
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве
Для расчета траектории и координат движения капель, времени их полета необходимо определить параметры испарения капель и их концентрации в потоке. После прохождения форсунки капли движутся по различным траекториям и образуют факел топлива. Траектория капель факела рассчитывается по заданным начальным параметрам капель, а также параметрам форсунки и с учетом их влияния на движение капли Целью данной работы является расчет температуры испаряющегося слоя капли, необходимой для расчета траектории и времени движения капли в зависимости от термодинамических параметров топлива. По полученным параметрам воздуха и паров топлива находится температура испаряющегося слоя капли, необходимая для расчета траектории, координат и времени движения капель топлива после форсунки.
Ключевые слова: топливо, центробежная форсунка, спектр распыливания, траектория, температура испарения
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Объектом исследований, результатом которых является представленная работа, являются комплексная система пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, в рамках которой создана высокоточная система координат ОАО «РЖД», и методы определения нормальных высот в Балтийской системе высот 1977г. Описана стратегия и перспективы развития высокоскоростных транспортных магистралей (ВСМ). Приведены методы определения нормальных высот на объектах изысканий.
Ключевые слова: Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), ГЛОНАСС, высокоскоростная магистраль (ВМС), высокоточная координатная система (ВКС), система высот, квазигеоид
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
В статье рассматриваются наиболее распространенные в инженерной практике схемы прямого интегрирования уравнений движения, приводятся основные формулы. Выполнен анализ точности указанных методов на примере решения тестовой задачи.
Ключевые слова: динамика сооружений, строительная механика, прямые методы интегрирования уравнений движения, метод Ньюмарка, метод Хаболта, метод Вилсона.
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика
Статья посвящена исследованию процессов управления энергосистемой электромобиля и процессов распределения энергии в ней с помощью широтно-импульсных преобразователей напряжения. Описывается общая структура энергосистемы электромобиля и элементы ее подсистем. Рассматриваются широтно-импульсные повышающие и понижающие преобразователи постоянного тока. На основе приведенной математической модели проведен синтез регуляторов с использованием методов синергетической теории управления. Выполнено математическое моделирование замкнутой системы управления преобразователями, обеспечивающих асимптотическую устойчивость и адаптивность к параметрическим возмущениям.
Ключевые слова: электромобиль, широтно-импульсные преобразователи, система управления, АКАР, синергетическая теория управления, интегральная адаптация
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
рассмотрены вопросы оптимизации структур контейнерной пневмотранспортной системы. Показана целесообразность объединения функций оборудования, входящего в состав транспортной системы. Представлена функциональная схема универсального модуля, выполняющего функции всех блоков пневмотранспортной системы. Предложена структурная схема микропроцессорной системы управления, обеспечивающей функционирование механизмов универсального модуля.
Ключевые слова: микропроцессорная система, пневмотранспортная система, транспортный контейнер, станции транспортной системы, алгоритм управления, структура транспортной системы, транспортный трубопровод
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
Двигатели ММЗ Д-245 одни из наиболее широко применяемых в авто-и тракторостроении России и ближнего зарубежья. Турбокомпрессор оказывает значительное влияние на мощностные и экологические показатели этих двигателей. В статье представлены результаты расчета напряженно-деформированного состояния вала ротора турбокомпрессора, с учетом установки ремонтной детали в качестве втулки уплотнения турбины. Анализ созданной твердотельной модели проводился при помощи комплекса SolidWorks. Расчет проводился при различных диаметрах вала под подшипники. Было выявлено, что напряжения в опасных сечениях вала ротора с установленной ремонтной втулкой выше, чем без нее. Однако они значительно ниже допускаемых напряжений. Представленные данные позволяют применять данный метод ремонта при восстановлении работоспособности вала ротора турбокомпрессора ТКР-6.
Ключевые слова: двигатель, турбокомпрессор, дефект, технология ремонта, дополнительная деталь, ремонтная втулка, напряженно-деформированное состояние, твердотельная модель, опасное сечение, допустимое напряжение
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Проведены уточненные расчеты по исследованию возможности рассеяния туманов искусственными каплями. Модель описывает падение капель радиусом r2 сквозь туман, состоящий из капель радиусом r1, концентрация которых равна n1. Использованы детальные уравнения гравитационной коагуляции с учетом гидродинамического взаимодействия капель. Исследованы временные характеристики рассеяния тумана (увеличение дальности видимости) в зависимости от размеров искусственных капель и их концентрации. Определены размер искусственных капель и их концентрация, при которых достигается максимальный эффект по рассеянию тумана.
Ключевые слова: рассеяние теплых туманов, метеорологическая дальность видимости, концентрация капель тумана, водность тумана, искусственное воздействие на туман
01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Предсказание профилей концентрации углерода в зависимости от параметров цементации возможно с помощью математических моделей, большинство из которых показывают хорошие результаты для аустенита Fe-C, не затрагивая влияния легирующих элементов замещения. В работе описано моделирование c использованием метода конечных элементов процесса диффузионного насыщения аустенита системы Fe-C-Cr углеродом в ходе цементации на примере стали 15Х с учетом влияния температуры, а также приводится практическое подтверждение модели. Для численного решения задачи использовали программу COMSOL Multiphysics. Установлено, что для одностадийного режима цементации применяемая модель диффузии углерода в нелегированном аустените хорошо согласуется с экспериментальными данными для аустенита системы Fe-C-Cr стали 15Х. Для двухстадийного процесса расчет концентрации углерода в поверхностном слое имеет несколько большее отклонение от экспериментальных данных, чем на большей глубине.
Ключевые слова: диффузия углерода, COMSOL, метод конечных, науглероживание, цементация, сталь, диффузия, массоперенос, легированный аустенит, моделирование, элементов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассматривается решение неоднородной минимаксной задачи при помощи генетических алгоритмов, а также с использованием нескольких вариантов реализации алгоритма Плотникова-Зверева. Описываются три вида критериев для задания функции оценки приспособленности особей. Проводится сравнение эффективности работы генетических алгоритмов по сравнению с алгоритмом Плотникова-Зверева, при использовании различных критериев функции приспособленности особей. По результатам вычислительного эксперимента был сделан вывод, что использование квадратичного критерия для модифицированной модели Голдберга, с использованием двухточечного кроссовера, увеличивает эффективность работы генетического алгоритма, а точность этого решение выше по сравнению с решениями, полученными при помощи модификаций алгоритма Плотникова-Зверева.
Ключевые слова: теория расписаний, неоднородная минимаксная задача, модифицированная модель Голдберга, генетический алгоритм, минимаксный критерий, квадратичный критерий, минимаксный критерий, кубический критерий, алгоритм Плотникова-Зверева
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе автора был сформирован перечень требований и соответствующих им показателей, которые необходимо учитывать в процессе формирования учебного расписания вуза, а также получены оценки значимости каждого из этих показателей. Встает задача формирования непосредственно процедуры формирования учебного расписания на основе полученного перечня показателей и оценок их важности. Предполагается рассмотреть возможность решения указанной задачи на основе использования формализованной ее модели. Для формирования модели необходимо вначале формализовать все требования из полученного их перечня. Ниже на примере некоторых из этих требований кратко описывается процедура их формализации.
Ключевые слова: высшее учебное заведение, учебное расписание, требования к расписанию, формализация, исходные данные
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе приведены результаты численных оценок рассеяния дисперсной среды (тумана) с применением тепловых и динамических устройств. Для получения результатов использовались методы численного моделирования. На основе расчетов анализировалось применение разных классов горючих веществ (керосин и др.) для рассеяния тепловым способом, который основан на нагревании воздушно-капельной среды до температуры выше точки росы, чтобы капли, из которых состоит туман, испарились. Рассмотрены технические устройства различной мощности для перекачки воздуха из зоны просветления, т.е. использующие способ динамического рассеяния. Динамический способ основан на создании потока сухого воздуха, находящегося над слоем дисперсной среды. В этом случае, поступающий сверху или сбоку более сухой воздух вызывает испарение частиц дисперсной среды, что приводит к уменьшению ее плотности.
Ключевые слова: дисперсная среда, низкие слоистообразные облака, метод теплового рассеяния, метод динамического рассеяния, теплотворная способность веществ, зона просветления
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
На основе обработки радиолокационной информации радиолокационной сети штормооповещения Северного Кавказа, была предложена методика фильтрации с использованием комплексной информации от нескольких метеорадиолокаторов.
Ключевые слова: Радиолокация, автоматизация, рефракция, идентификация, радиолокационная сеть
05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий , 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
В современном мире контроль здоровья является важнейшей элементом повседневной жизни. В статье выделен перечень функциональных возможностей различных устройств (умных часов, фитнес-браслетов) и описаны результаты формализованного анализа функциональной полноты устройств контроля здоровья. На примере двух различных наборов требований пользователя в исследование включены две условные системы, по степени схожести с которыми можно судить насколько анализируемые устройства подходят для данного пользователя.
Ключевые слова: Устройства контроля здоровья, фитнес-браслет, сравнительный анализ по функциональной полноте, измерения давления, пульса, ЭКГ, контроль тренировок, анализ соответствия требований пользователя к устройствам, схожесть устройств
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Разработан алгоритм определения нижней доверительной границы (НДГ) для минимального значения твердости совокупности деталей машин расчетным методом. Для обработки статистических данных измерений твердости использован трехпараметрический закон Вейбулла. Переход от выборочных данных к данным совокупности осуществлен графическим методом. Согласно алгоритму найдена НДГ для минимального значения твердости при доверительных вероятностях р=0,9;0,92;0,93;0,94.
Ключевые слова: твердость, детали машин, выборка, совокупность, нижняя доверительная граница, графический метод, расчетный метод
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта
В данном исследовании поставлена задача исследования жидкостной системы охлаждения процессоров ЭВМ на наномагнитных жидкостях путем численного моделирования и экспериментального исследования процессов теплоотдачи в исследуемом объекте. В статье приводятся результаты численного моделирования и экспериментального исследования процесса теплопередачи в теплообменнике системы жидкостного охлаждения процессоров ЭВМ на основе наномагнитных жидкостей, или феррофлюидов при воздействии магнитного поля Произведена оценка влияния магнитного поля на термическое сопротивление системы и коэффициент теплоотдачи стенка-жидкость при различных напряжённостях магнитного поля. Исследовалась численная модель процесса теплопередачи в системе процессор-теплообменник.
Ключевые слова: процессор, термическое сопротивление, уравнение Лапласа, жидкостная система охлаждения ЭВМ, феррофлюид, наномагнитная жидкость, теплообмен, коэффициент теплоотдачи
01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Рассматривается важная составляющая корпоративных сетей – шлюз по умолчанию. Основной задачей проекта является минимизация времени конвергенции путем обеспечения высокой доступности с целью гарантирования непрерывности связи головного офиса с удаленными офисами. Приводится анализ работы одного из технологических решений, а также оценки вероятности безотказной работы для шлюза по умолчанию с резервированием и без.
Ключевые слова: HSRP, отказоустойчивость, высокая доступность, отказ, конвергенция, маршрутизация, протокол, нагруженный резерв, резервирование, непрерывность бизнеса
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе представлены результаты измерения общего эмоционального состояние студенчества г. Грозного на начало 2016 г. В основу положено пилотажное анкетирование, проведенное среди 141 студента Грозненского государственного нефтяного технического университета. Для измерения аффективной составляющей эмоционального состояния использовалась проективная методика Ч. Осгуда (известная как технология семантического дифференциала). В работе приведены функции распределения аффективного уровня эмоционального состояния, рассчитанные в линейном и нелинейном стохастическом приближениях. Они показывают, что 14 % респондентов позиционируют нейтральное эмоциональное состоянием, а 55% - положительное. Из них 33% отметили свое состояние как слегка позитивное (уровень от 0,1 до 0,3 по шкале от -1 до +1), а 22 % - устойчиво позитивное (уровень от 0,4 до 1). Негативное эмоциональное состояние наблюдалось у 31 % опрошенных, из них у 20 % - слабо отрицательное (уровень от -0,1 до -0,3), а 11 % - устойчивое негативное (уровень -0,4 и ниже). Такое устойчивое отрицательное эмоциональное состояние может индуцировать социально-политическая напряженность, и эта часть исследуемой аудитории является подгруппой риска, для развития напряженности. Ядро этой подгруппы формируется за счет 5 % респондентов, показавших крайне отрицательное эмоциональное состояние, с уровнем -1. Полученные результаты немного разнятся от аналогичных данных, измеренных среди студентов г. Ростова-на-Дону примерно в тот же период времени. Для студенчества г. Грозного группа респондентов с положительным эмоциональным состоянием больше на 10%, чем для ростовчан.
Ключевые слова: социальные установки, аффективный компонент, семантический дифференциал, теория восприятия Кумбса, линейное приближение, функция распределения, нелинейная стохастическая модель, группа риска, социальная напряженность
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной статье описаны территории северных районов Российской Федерации, проблематика распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ), а также рассмотрены возникающие сложности при строительстве автомобильных дорог в сложных геокриологических условиях. Предложено внедрение в конструкцию дорожной одежды теплоизоляционных слоев из пеностекольного щебня. Исследованы основные физико-технические характеристики, а также определены ключевые свойства пеностекольного щебня. Описан процесс производства пеностекла, преимущества, позволяющие применять данный материал в различных сферах строительства. Рассмотрены типовые дорожные конструкции из грунта. Приведено сравнение типовой конструкции дорожной одежды, выполненной традиционно из грунта (высокая насыпь) с конструкцией с теплоизоляционным слоем из пеностекольного щебня. Перечислены преимущества при применении в дорожном строительстве конструкций с использованием щебня пеностекольного.
Ключевые слова: пеностекольный щебень, дорожная конструкция, автомобильная дорога, теплоизоляционный слой, морозное пучение, север, стекло, строительство, грунт, материал
Проведены исследования работы металлической цилиндрической сетчатой оболочки с опорными ребрами повышенной жесткости. Определен рациональный вариант профиля продольных элементов и предложены рекомендуемые параметры сечения стержней в месте укрепления нижних граней. Проверено нескольких подходов конструирования схемы и выполнен расчет сечений по трем блокам проектных решений. Рекомендовано применение двутаврового профиля как оптимального варианта для увеличения коэффициента запаса устойчивости конструкции. Благодаря повышению жесткости опорных ребер получена существенная разгрузка опасных участков и перестроена форма возможного деформирования системы. Выявлены качественные закономерности распределения продольных усилий и перемещений, которые отразили позитивные изменения в общем состоянии сетчатой поверхности. Полученные числовые значения расчетных параметров показали имеющие резервы несущей способности конструкции.
Ключевые слова: цилиндрическая сетчатая оболочка, покрытие, укрепление, жесткость опорных ребер, силовой фактор, параметр деформирования
ГОСТ 10060-2012 в качестве основного критерия морозостойкости для всех бетонов, в т.ч. мелкозернистых, установил соотношение предела прочности на сжатие основных и контрольных образцов не менее 0,9 с учетом коэффициента вариации прочности в серии. В статье рассматривается влияние показателей пористости на морозостойкость строительных растворов (мелкозернистых бетонов), по основному критерию ГОСТ 10060-2012, а также на морозостойкость контактной зоны по ГОСТ 31357 - одного из нормируемых показателей качества растворов и мелкозернистых бетонов, полученных из сухих строительных смесей. Целью настоящего исследования является выявление зависимости изменения пределов прочности на сжатие и изгиб, а также изменения сцепления с основанием модифицированных полимерами мелкозернистых бетонов от характера пористости. Исследована морозостойкость 36 составов, полученных с применением трех различных портландцементов и трех редиспергируемых полимерных порошков с дозировкой от 0 до 3% от массы сухой смеси. Помимо полимеров, в ряд составов введены низкомодульные включения в виде зольной микросферы или вовлеченного воздуха. Основные образцы испытаны после 75 циклов замораживания-оттаивания по ГОСТ 31357.
Ключевые слова: сухие строительные смеси, морозостойкость контактной зоны, открытая пористость, сцепление с основанием