ivdon3@bk.ru
Статья посвящена моделированию работы пьезоэлектрического генератора (ПЭГ) в виде круглой биморфной пластины с двумя пьезоактивными слоями и инерционной массой. Рассматриваемый ПЭГ может служить элементом устройства накопления энергии, в качестве источника электрической энергии, получаемой из вибраций элементов конструкций и машин. Рассматриваются изгибные осесимметричные колебания составного упругого и электроупругого тело в линейной постановке, с учетом диссипации механической и электрической энергии. Задача решается с помощью метода конечных элементов (МКЭ), в ACELAN. Постановка задачи моделирует закрепление ПЭГ в подвижной конструкции. Проведен модальный анализ устройства, найдены первые частоты резонанса, антирезонанса и коэффициента электромеханической связи. Далее решается задача вынужденных гармонических колебаний на первой частоте антирезонанса и определяется выходной электрический потенциал. Построены зависимости выходных характеристик ПЭГ от его геометрических параметров.
Ключевые слова: пьезоэлектрический генератор, накопление энергии, электрических потенциал, метод конечных элементов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье исследуется проблематика строительства и проектирования зданий и сооружений в тропических районах Вьетнама, сформулированы принципы их строительства. Показано, что принципы комфортности коррелируются с соответствующими композиционными приемами и реализуются методами системного урбоэкологического подхода в архитектурном формообразовании среды, с использованием методов светотехнических расчетов, учитывающих параметры светового климата и методом моделирования условий инсоляции на макетах застройки.
Ключевые слова: строительство, проектирование, тропические районы, солнечная радиация, инсоляция, солнцезащитные устройства, световой климат, конструкции, архитектура, дизайн
05.23.21 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
Рассмотрена возможность выявления основных дефектов, возникающих при усилении железобетонных конструкций системами внешнего армирования на основе углеродных волокон. Проведено сравнение эффективности активного и пассивного методов термографии, а также рассмотрена возможность использования пассивного метода при отрицательных температурах окружающей среды. В лабораторных условиях были изготовлены железобетонные образцы с дефектами в виде пузырей воздуха и клея и проведено сравнение отображения этих дефектов на термограммах.
Ключевые слова: композиционные материалы, усиление, системы внешнего армирования, инфракрасная термография, дефект, оценка качества работ, оценка технического состояния, пролетные строения, опоры мостов
Операция нахождения остатка от деления – это арифметическая операция, играющая большую роль в теории чисел. Важнейшую роль эта операция имеет при проектировании устройств, использующих, модулярную арифметику. Модулярная арифметика обладает высоким параллелизмом и часто используется с данными большой размерности, для ускорения вычислений. При работе с модулярной арифметикой, зачастую используются данные больших размерностей (порядка 128-512 бит). Для нахождения их модулярного представления требуется эффективный способ найти остаток от деления многоразрядных чисел на соответствующий набор модулярных базисов. В статье исследуются варианты построения устройств нахождения остатка от деления, для больших размерностей входных данных, в которых делитель p - является константой и известен на этапе проектирования устройства. Исследуются варианты реализации таких устройств, определяются их оптимальные параметры и проводится сравнение задержки и площади по сравнению с Verilog операцией «%» как при синтезе в СБИС, так и в ПЛИС.
Ключевые слова: модулярная арифметика, система остаточных классов, вычет, остаток от деления, САПР
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
В статье предложена методика для автоматической сегментации спутниковых снимков по нескольким классам, таким как здания, реки, дороги и.т.д. на базе свёрточных нейронных сетей. Программная реализация предложенной методики заняла второе место в конкурсе по сегментации спутниковых снимков на площадке Kaggle в задаче: Dstl Satellite Imagery Feature Detection. В статье изложено как именно следует готовить изображения для тренировки нейронной сети, в подробностях изложены принципы транировки. Предложена структура нейронной сети для сегментации. Сеть построена на базе UNET с дополнительными BatchNormalization и Dropout слоями, на базе двойных свёрточных блоков. Описана процедура кроссвалидации для оценки точности полученных моделей. Приведены описания алгоритмов для постпроцессинга и методика уточнения сегментации за счёт применения ансамбля из нескольких моделей. Предложена специализированная модель для нахождения на снимке объектов малого размера, таких как «автомобили» и «мотоциклы». Так же приведён обзор других методов, которые использовались для решения этой задачи, но не были включены в финальное решение. В экспериментальных результатах показано, что эффективность нейронных сетей в этой задаче крайне высока и можно автоматически подготовить разметку местности, похожую на разметку, сделанную вручную. И тем самым сэкономить средства, так как на ручную разметку на сегодняшний день тратятся существенные финансовые средства.
Ключевые слова: свёрточные нейронные сети, спутниковые снимки, сегментация изображений, машинное обучение, кроссвалидация, коэффициент Жаккара, сеть UNET, распознание изображений, компьютерное зрение, результаты соревнований
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В настоящее время особенную актуальность обретают вопросы разработки энергоэффективных аппаратных блоков для устройств цифровой обработки сигналов (ЦОС). Это связано с бурным расцветом носимой электроники (wearable electronics), интернета вещей (Internet of Things, IoT), сетевых и телекоммуникационных систем. Ключевым узлом многих устройств ЦОС является фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ). Поэтому неудивительно, что в настоящее время большое число научных работ посвящено построению энергоэффективных КИХ фильтров. В статье предложен оригинальный подход к решению поставленной задачи. В качестве методологического базиса была выбрана модулярная арифметика, уже зарекомендовавшая себя как эффективный математический аппарат для построения быстродействующих устройств ЦОС. Другим решением было использование транспонированной формы КИХ фильтра и методов построения редуцированных блоков мультиконстантных умножителей. В экспериментальной части продемонстрирована эффективность методов редукции блоков мультиконстантного умножения с точки зрения энергопотребления фильтров. Также в статье сформулированы рекомендации по использованию предложенных методов для конкретных реализаций КИХ фильтров.
Ключевые слова: модулярный КИХ-фильтр, мультиконстантный умножитель, транспонированная форма, энергопотребление, выделенная мощность
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
В работе исследуется эффективность устройства накопления на основе пьезоэлектрического генератора (ПЭГ) в виде биморфа, представляющего собой круглую пластину с инерционной массой, в качестве активного материала используется релаксор PMN-0,33PT. Пластина закреплена по контуру в корпусе устройства, которое совершает вертикальные гармонические колебания с заданной амплитудой и частотой. Исследования проводятся на основе конечно-элементного моделирования и численного расчета в пакете ANSYS. Примечательной особенностью релаксоров является существенная зависимость их свойств от температуры, поэтому в работе исследуются зависимости от рабочей температуры и величины активной нагрузки резонансных частот, выходных напряжений и электрических мощностей устройства при колебаниях на этих частотах. На основании проведенных расчетов установлены величины активных сопротивлений внешней электрической цепи для различных диапазонов температур, при которых устройство наиболее эффективно.
Ключевые слова: накопление энергии, релаксор-сегнетоэлектрик, ПЭГ
Рассматриваются способы идентификации альфа-ритмов головного мозга. Процесс идентификации достаточно трудоемок из-за сильной зашумленности электроэнцефалограмм и их вариабельности. В статье предлагается использовать метод «Гусеница» или метод сингулярно-спектрального анализа, который позволяет проводить более качественный анализ различных временных рядов, по сравнению с распространенными традиционными методами.
Ключевые слова: мозговые волны, альфа-ритм, вариабельность, сингулярно-спектральный анализ, электроэнцефалограммы
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Рассмотрены перспективы использования индукционного электронагрева в сельском хозяйстве. Получена упрощенная методика расчета цилиндрического индукционного водонагревателя с внешним магнитопроводом.
Ключевые слова: электронагрев, индукционный нагрев, индуктор, магнитопровод, магнитная индукция, расчетный ток индуктора
01.04.13 - Электрофизика, электрофизические установки , 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства
В статье представлен подход к определению оценки риска производителей принять неверное управленческое решение на основе результатов оценки критичности, полученных при экспертных методах анализа надежности системы на этапе ее проектиро-вания
Ключевые слова: критичность отказа, надежность, риск производителей, управленческое решение, экспертный метод
05.02.08 - Технология машиностроения , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
В данной работе предлагается решение задачи плоского перемещения автономного необитаемого подводного аппарата к цели с помощью иерархической системы управления. Для планирования траектории используется поисковый А*-алгоритм. Перемещение аппарата по траектории обеспечивается позиционно-траекторным регулятором на основе квадратичных форм. Рассматриваемый тип аппарата имеет торпедообразную форму с двумя маршевыми движителями и подруливающим устройством, расположенным в носовой части.
Ключевые слова: математическая модель, необитаемый подводный аппарат, планирование, позиционно-траекторное управление, А*-алгоритм
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Цель и задачи данной работы состоят в развитии методов планирования траектории перемещения подвижных объектов. Достижение цели и задач обеспечивается путем разработки планировщика движения мобильного автономного робота на основе аппарата нечеткой логики. С помощью программного пакета Matlab получены результаты моделирования работы нечеткого планировщика в среде с неизвестным расположением препятствий.
Ключевые слова: мобильный робот, подвижный объект, планировщик, нечеткая логика, поведение, координация, алгоритм
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Цель и задачи данной работы состоят в развитии методов проектирования систем гибридного управления плохо формализованными техническими объектами, отно-сящимся к беспилотным летательным аппаратам вертолетного типа, а именно квадрокоп-терам. Результатом статьи является получение аналитических сведений относительно су-ществующих структур гибридных регуляторов, понимание особенностей их проектирова-ния, практического использования. Полученные результаты отличаются от аналогов большей ориентированностью применительно к управлению квадрокоптерами на основе гибридного подхода.
Ключевые слова: квадрокоптер; управление; неопределённость; принятие решений; нечеткая логика; нейронные сети; гибридное управление
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Рассмотрен подход к оценке текущего состояния стержневых конструкций на примере опор ЛЭП, с применением метода вибродиагностики. В работе представлен пример аналитического моделирования собственных колебаний конструкции железобетонной опоры ЛЭП с дефектами в основании. Представлен расчет собственных частот первых пяти мод поперечных колебаний при различных величинах жесткости дефекта и получены зависимости относительных частот колебаний от жесткости дефекта. Установлен критерий оценки предаварийного состояния конструкций
Ключевые слова: вибродиагностика, стержневая конструкция, опора ЛЭП, дефект, аналитическое моделирование, поперечные колебания, собственные колебания, собственные частоты
01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия
Цель и задачи данной работы состоят в развитии методов планирования траекторий перемещения мобильных автономных роботов функционирующих в средах с неизвестным расположением препятствий. Результатом статьи является нечеткий планировщик пути перемещения мобильных автономных роботов для трехмерных пространств (3D сред). Полученные результаты отличаются от известных аналогов структурой предлагаемого планировщика, состоящего из двух взаимосвязанных частей, предназначенных для работы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, методом координации контекстно зависимых «простейших» поведений мобильного робота, набором управляющих правил, методом предотвращения «застревания» в препятствиях.
Ключевые слова: квадрокоптер; управление; неопределённость; принятие решений; нечеткая логика.
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)