Национальная академия наук Беларуси



страница9/16
Дата28.11.2017
Размер3.17 Mb.
ТипТезисы
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   16

Introduction

The artificial intelligence (AI) techniques are recently finding widespread applications in science and engineering. The research in AI is very fascinating and challenging, and a large segment of the scientific and engineering community is devoting efforts in this area. The AI includes expert systems which belongs to hard computing whereas soft computing encompasses fuzzy logic, neural networks, and probabilistic techniques such as genetic algorithms.The computer intelligence has been debated since its invention and will probably continue so forever. However limited computer intelligence is, it has at least superiority over human intelligence in several aspects. With the AI tools, a system is often defined as «intelligent», «learning», or having «self-organizing» or «self-adaptation» capability. The goal of this paper is to discuss the application of expert system, fuzzy logic, and neural networks in robotic.



1. Fuzzy IF-THEN Rule Base

Even though fuzzy sets were introduced in their modern form by Zadeh in 1965, the idea of a multi-valued logic in order to deal with vagueness has been around from the beginning of the century. Fuzzy set theory generalizes classical set theory in that the membership degree of an object to a set is not restricted to the integers 0 and 1, but may take on any value in [0,1]. By elaborating on the notion of fuzzy sets and fuzzy relations we can define fuzzy logic systems (FLS). FLSs are rule-based systems in which an input is first fuzzified (i.e., converted from a crisp number to a fuzzy set) and subsequently processed by an inference engine that retrieves knowledge in the form of fuzzy rules contained in a rule-base. The fuzzy sets computed by the fuzzy inference as the output of each rule are then composed and defuzzified (i.e., converted from a fuzzy set to a crisp number). A fuzzy logic system is a nonlinear mapping from the input to the output space. In Fuzzy Logic Controller (FLC) design, we do not need to model the. plant. Instead of system modeling. FLC collects experts' knowledge in a linguistic form. Fuzzy controller translates, directly, from external performance specifications and observations of plant behavior to a rule-based linguistic control strategy.


2. Submarine Robot

This robot has been considered to be able to move by two motors and also being controlled. These motors are able to move the robot forward. The length of the robot is one meter. It can dive and rise up through two mounted wings. It has four wings which two of them are mounted front and two of them are mounted rear. You can see the designed robot in fig.1. Due to the mounting form of motors, the mentioned robot will have four degrees of freedom (linear movement and rotating around the X and Y axis). In order to simplify the equations and its dynamic rules, we consider its movement just in one specified depth and we consider the issue only bi-dimensional. So, the freedom degrees would be limited to move in X and rotate in Z axis.


Fig. 1. The designed submarine robot and its freedom degrees



Conclusion

Manipulating fuzzy path finding and controlling the submarine has been considered in this article. Using the classic controllers to control all the movements in intelligent equipments needs complete knowledge from all the forces and the momentums applied on the body. These forces and momentums are needed to be able to achieve differential equations in linear and rotating movements and to achieve them also needs to solve complicated relations and a lot of time or it needs performing many tests to achieve various coefficients of drag such as water tunnel, wind tunnel and etc. In this article, instead of using the above mentioned tests on a real model or simplifying the tests which will minimize the accuracy, the fuzzy controller was used. The advantage of this controller is that the input to the system controls the system only through the output data without considering the system itself. Here, the fuzzy controller of the submarine was mounted through a neural network called «Back Propagation» in three layers which its path finding has been shown in fig. 2.



Fig. 2. The movement path of the robot toward the target

УДК 658.512.22.011.56; 539.6


Разработка программной системы аукциона
А.А. Беспалый1, И.В. Ковальчук 1, К.П. Хоронеко 1,

Д.И. Черемисинов2



1 Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники, Минск;

2 Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск

e-mail: cher@newman.bas-net.by
Аукцион – это конкурентный способ распределения объектов (товаров). Общим для всех аукционов принципом является принцип состязательности между покупателями. В процессе состязания между покупателями за право приобрести товар выявляется победитель аукциона. Победителем аукциона признаётся лицо, выигравшее аукцион в соответствии с его правилами. В последнее время теория аукционов является быстро развивающейся областью экономической теории – микроэкономики. Практически используется несколько различных форм аукциона. В экономической теории аукцион служит обозначением любого механизма, устанавливающего правила торговли для обмена товарами или услугами [1, 2]. Аукционы – это вид децентрализованных систем, применяемых в экономике и состоящих из взаимодействующих агентов. Тот агент аукционов, который его организует, называется аукционистом (auctioneer), а агенты, претендующие на покупку (продажу) объекта, выставленного на аукцион, – участниками аукциона (bidders).

Как известно, интернет-компании зарабатывают практически все свои деньги на рекламе, место для размещения которой продается через аукцион. Этот аукцион представляет собой распределенную программную систему, работающую одновременно для очень большого количества агентов и при этом, конечно, дающую интернет-гигантам максимальную прибыль [3]. Экономический успех Google, Yahoo и других аналогичных компаний демонстрирует целесообразность развития программных систем аукциона.

Известные программные системы аукциона создают электронные торговые площадки, целью которых является сведение реальных покупателей и продавцов. И покупатели, и продавцы взаимодействуют с электронным аукционом, используя интернет-браузеры. Источник дохода онлайнового, т. е. электронного, аукциона – комиссия за перевод денег и реклама. К этому типу относится самый большой в мире электронный аукцион eBay. В программных системах аукциона этого типа торги проводят реальные люди, только в торгах за рекламное место аукционист автоматический, а рекламодатели – реальные люди.

В докладе предлагается три реализации веб-сайта, создающего электронный аукцион. В качестве правил аукциона используется во всех реализациях стандартный аукцион – аукцион продавца на повышение начальной цены. Продавец устанавливает начальную и желаемую цены, причём желаемая цена участникам аукциона неизвестна. Предполагается, что правила проведения аукциона неизменны и зафиксированы программной системой аукциона. Одной из реализаций веб-сайта, создающего электронный аукцион, является скрипт на языке программирования динамических HTML-страниц PHP, использующий для хранения информации СУБД MySQL. В другой реализации клиентская часть электронного аукциона представляет собой скрипт на языке PHP, а серверная часть представляет сервис на языке Java, использующий для хранения информации СУБД MySQL. В третьей реализации клиентская часть электронного аукциона представляет собой приложение Silverlight, исполняемое в браузере, при наличии у пользователя установленного Silverlight-плагина нужной версии. Серверная часть этой реализоции представляет скрипт для веб-сервера Microsoft Internet Information Services (IIS) с подключением базы данных Microsoft SQLServer.

Предлагаемые программные системы аукциона рассчитаны на широкий круг применений. Во-первых, они могут использоваться как торговые площадки для сведения реальных продавцов и покупателей, расширяя спектр продаваемых товаров и услуг традиционных интернет-магазинов. Спектр реализаций обеспечивает интеграцию системы в веб-сайты, работающие на различных платформах. Во-вторых, предлагаемые программные системы аукциона могут использоваться как средство моделирования экономических механизмов [1]. Эта возможность достигается модификацией правил поведения аукциониста и покупателя. В третьих, эти системы годятся для организации эффективных торгов [1], где целью является максимизация «полезности для общества», так как позволяют сделать аукциониста автоматическим.
Список литературы
1. Теория экономических механизмов (Нобелевская премия по экономике 2007 г.) / С. Измалков [и др.] // Вопросы экономики. – № 1. – 2008. – С. 4–26.

2. Klemperer, P. Auction Theory: A Guide to the Literature / P. Klemperer // Journal of Economic Surveys. – Vol. 13 (3). – 1999. – P. 227–286.

3. Галкин, С.Е. Бизнес в Internet / С.Е. Галкин. – М. : Центр, 1998. – 247 с.

УДК 658.512.2:621.9.06:519.85


ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ МНОЖЕСТВ ОПЕРАЦИЙ
И.В. Кособуцкий, Г.М. Левин

Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск


e-mail: kasabutski@newman.bas-net.by
Рассматривается задача оптимизации длительностей последовательно-параллельного выполнения пересекающихся множеств операций. Подобного рода задачи возникают, в частности, при проектировании групповых процессов многоинструментальной обработки деталей на многопозиционных производственных линиях конвейерного типа [1]. С распространением высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем (ВМВС) становится актуальной разработка программных средств для решения рассматриваемой задачи, осуществляющих параллельные вычисления на нескольких узлах ВМВС.

Рассматривается циклически повторяющаяся последовательность пересекающихся множеств операций, выполняющаяся в некоторой системе. Заданы множество элементарных операций (э-операций) и комплекс составных операций (с-операций), таких что с-операция комплекса включает все э-операции соответствующего ей подмножества, причем в состав с-операции может входить несколько идентичных э-операций. Все


э-операции, входящие в состав каждого подмножества, активируются и выполняются одновременно. Затраты на каждую э-операцию уменьшаются с увеличением времени ее выполнения, затраты на целый цикл операций пропорциональны его длительности. Задача состоит в том, чтобы найти значения длительностей всех э-операций, минимизирующие суммарные затраты на выполнение всех с-операций комплекса при ограничении на цикловое время. Предложен подход, основанный на сочетании идей параметрической декомпозиции и динамического программирования.

Разработана математическая модель задачи в терминах нелинейного смешанного программирования. Для ее решения предложен специальный декомпозиционный метод, сводящий решение исходной задачи к отысканию кратчайшего пути из начальной вершины в одну из концевых вершин в бесконтурном орграфе. Каждой вершине орграфа сопоставлено некоторое подмножество э-операций и их принимаемая максимальная длительность, а дуге – затраты на выполнение подмножества


э-операций, дополняющего множество э-операций начальной вершины дуги до множества э-операций концевой вершины дуги. При этом длительность э-операций дополняющего подмножества является максимально возможной, но не превышает длительности, сопоставленной концевой вершине дуги, а длительность на концевой вершине дуги не меньше длительности на ее начальной вершине. Начальной вершине орграфа сопоставлено пустое множество э-операций и нулевая длительность, а каждой из концевых вершин орграфа – множество всех э-операций.

Разработаны алгоритм построения орграфа и параллельный алгоритм динамического программирования, сводящие эту задачу к нахождению кратчайшего пути в орграфе из начальной вершины в одну из концевых вершин.

Модель параллелизма базируется на специальной форме параллелизма по данным: одна программа – множество потоков данных (SPMD). Программное обеспечение реализовано для исполнения на ВМВС семейства СКИФ [2]. Помимо описания алгоритма обычными средствами языка С++ параллельная программа содержит правила параллельного выполнения алгоритма и процедуры обмена сообщениями между процессами. В качестве единицы работы, распределяемой между процессорами, выбрана обработка блока процедур минимизации функции затрат, содержащихся в параллельном цикле алгоритма. Равенством размеров таких блоков обеспечивается равномерная загрузка процессоров вычислительного комплекса при сохранении эффективности межпроцессорного информационного обмена.

Взаимодействие параллельно выполняющихся процессов организовано средствами библиотеки MPI [3], обеспечивающими достаточно эффективную реализацию для кластеров гомогенных SMP-узлов, к которым относится аппаратная платформа СКИФ_ОИПИ. При этом использовались коллективные коммуникации, операции редукции, операции группировки данных.


Список литературы
1. Boysen, N. A classification of assembly line balancing problems / N. Boysen, M. Fliedner, A. Scholl // European Journal of Operational Research. – 2007. – Vol. 183. – P. 674–693.

2. Суперкомпьютерные конфигурации СКИФ / С.В. Абламейко [и др.]. – Минск : ОИПИ НАН Беларуси, 2005. – 170 с.

3. Средства параллельного программирования в ОС Linux / Р.Х. Садыхов [и др.]. – Минск : БГУИР, 2004. – 475 с.

УДК 004.891


оценкА эффективности ЭКСПЕРТНОГО АРМ

ПОДГОТОВКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
Л.П. Матюшков1, Г.Л. Матюшкова2

1 Брестский государственный университет им. А.С. Пушкина, Беларусь;

2 Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск matgala@tut.by
Развитие работ по созданию информационного общества и использованию информационных технологий во всех областях деятельности на сегодняшний день требует детального рассмотрения автоматизированных рабочих мест (АРМ) с позиций их эффективности. Автоматизированные интеллектуальные рабочие места могут быть компонентами разных объектов, поэтому и невозможно успешное развитие таких работ без взаимодействия разработчиков оболочек экспертных систем и специализированных АРМ.

По своей сути АРМ являются структурой для поддержки принятия решений и с точки зрения используемых методов существенного прогресса пока не дают. Эффект наблюдается в создании тех структур, которые способствуют ускорению принятия решений и их качества за счет медиасредств и отображения большого объема информации. Главное в таких работах – прогнозирование опережающих действий с учетом динамики событий в будущем. Попытки толковать новые схемы как существенно лучшие вызывают много вопросов. Важным из таких вопросов является желание сослаться на программные, информационные и технические средства на как ответственный источник оптимальных решений. На самом деле ответственность за принятое решение должна оставаться за лицом, принимающим решение (ЛПР) и/или коллективным органом, пришедшим к решению методом голосования или экспертных оценок с математической обработкой результатов, имеющимися средствами в распоряжении ЛПР.

Оценка эффективности работы АРМ проектировщика зависит и от характера решаемых задач, а также должна увязываться и с действиями людей. Различные часто повторяющиеся ситуации и задачи являются источником наработки типовых решений, которые относительно быстро проверяются на практике и могут служить источником пополнения банка данных всей системы. Сложнее обстоит вопрос тогда, когда она зависит от многих факторов, а часть информации вообще неизвестна, определяется рядом случайных событий и имеет ограничения на ее использование в соответствии с законом о защите интеллектуальной собственности. В этой ситуации на первый план выходит совместность средств отображения информации с ЛПР или группой экспертов, так как приемлемость ее представления зависит от предшествующей практики данным кругом лиц в принятии решений, возможностей генерирования альтернативных вариантов, получения внезапной дополнительной информации и т. п.

Пока главной составляющей при управлении с этих позиций является электронный мониторинг, обеспечивающий актуальность текущей информации и оценку ее отклонений от заданных критериев или нормативов. Основная проблема в ее реализации – это сбор важнейшей информации из первоисточников, как правило, предприятий или конкурирующих объектов, у которых нет стимула поддерживать подготовку актуальной информации для других пользователей. Естественно, что часть услуг, оказываемых пользователю АРМ, должна быть платной, достоверность и оплата их гарантируется электронной подписью и квитанцией о состоявшемся сеансе связи.

Если выразить суть того, что происходит при использовании типовых решений и экспертных систем, то поддержка принятия решений и анализ различной информации идет по стандартным схемам. Их основным звеном является использование статистических данных, типовых решений и нормативных документов. В этом случае измерять эффективность конкретного АРМ можно на основе комплексных оценок.

Одной из возможностей может быть двухуровневая модель комплексной оценки полезности его применения: вначале оценивается эффективность отдельных видов решаемых задач, а далее учитывается весовой вклад каждой из задач.

Методика решения такого рода задач разработана в [1] и показана возможность ее применения, которая, однако, требует творческого подхода с учетом использования перечисленных выше факторов при подборе групп экспертов и показателей для комплексной оценки эффективности АРМ с учетом обоснованности сбора статистики для двухуровневой модели.
Список литературы
1. Матюшков, Л.П. Методика комплексной оценки при модернизации экономики / Л.П. Матюшков, М.Н. Григорович // Вестник Брестского университета. Сер. 2: История. Экономика. Право. – 2011. – № 2. – С. 81–88.

УДК 681.3


МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СТРУКТУРНО-СЛОЖНОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
Е.И. Сукач, Д.В. Ратобыльская, П.В. Гируц

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, Беларусь

e-mail: elena.sukach@mail.ru
Для оценки пропускной способности производственных систем, имеющих вероятностные параметры функционирования, применяются различные математические методы. Статическая оценка вероятностных характеристик потоковых структурно-сложных производственных систем может быть получена с использованием методов логико-вероятностного моделирования и средств их автоматизации. Однако проведение расчетов этими методами ограничено числом элементарных участков исследуемых систем и количеством выделенных состояний, характеризующих пропускную способность участков. Имитационное моделирование, предполагающее рассмотрение различных траекторий функционирования исследуемых систем во времени с последующим усреднением полученных результатов моделирования [1], требует большого объема материальных и временных ресурсов. Метод вероятностно-алгебраического моделирования ориентирован на определение интегральных вероятностных характеристик пропускной способности производственных систем, увеличение числа элементарных участков которых и их состояний не приводит к экспоненциальному усложнению расчетов [2]. При этом следует отметить, что применение метода ограничено рассмотрением производственных систем простой графовой структуры.

Для оценки пропускной способности структурно-сложных производственных систем большой размерности предлагается использовать методику, основанную на декомпозиции исследуемой системы в виде непересекающейся совокупности графовых структур-четырехполюсников (рисунок), являющихся образами подсистем производственной системы, с последующим вероятностно-алгебраическим умножением [2] полученных векторов вероятностей, характеризующих пропускную способность выделенных структур-четырехполюсников.

Предполагается, что подсистемы представляются графами , где  множество вершин,  множество ребер, соответствующих элементарным участкам. В графах выделены вершины-полюса , определяющие множество входов/выходов подсистем. Считается, что пропускная способность участков изменяется вероятностным образом и ее значение определяет состояние участка . В текущий момент времени пропускная способность участков описывается векторами .


Схема производственной системы, включающей две подсистемы
в виде структур-четырехполюсников G1 (N1,K1) и G2 (N2,K2)
Векторы вероятностей, характеризующие пропускную способность подсистем структур-четырехполюсников, формируются с использованием алгоритма, на каждой итерации которого реализуется модифицированный алгоритм Форда  Фалкерсона [3] для возможных сочетаний значений пропускных способностей участков, составляющих исследуемый фрагмент производственной системы.

Автоматизация [4] взаимодополняющих методов вероятностного моделирования пропускной способности производственных систем позволяет реализовать единый подход к исследованию их вероятностных характеристик и решить ряд практических задач, в частности оценить значимость пропускной способности участков производственной системы в интегральной пропускной способности всей системы, влияние структурной организации производственной системы на ее пропускную способность и др.


Список литературы


  1. Максимей, И.В. Сравнительный анализ вариантов организации транспортной сети сообщения с использованием программного инструментария TRANZIT / И.В. Максимей, Е.И. Сукач, О.И. Еськова // Математические машины и системы.  2012.  № 1.  С. 98105.

  2. Сукач, Е.И. Методика оценки пропускной способности потоковой сети на основе вероятностно-алгебраического моделирования / Е.И. Сукач // Доклады БУГУИР.  2011.  № 4 (58).  С. 1824.

  3. Сукач, Е.И. Моделирование и анализ транспортных сетей с учетом случайных параметров их функционирования / Е.И. Сукач, П.В. Гируц, Д.В. Ратобыльская // Известия Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины.  2010.  №5 (62).  С. 2125.

  4. Сукач, Е.И. Возможности программной системы вероятностно-алгебраического моделирования сложных систем / Е. И. Сукач, Д.В. Ратобыльская // Проблемы физики, математики и техники.  2011.  № 4.  С. 111117.

УДК 51 9.7
ЭФФЕКТИВНАЯ ОДНОПРОЦЕССОРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КОМБИНАТОРНЫХ АЛГОРИТМОВ
А.Д. Закревский

Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск


e-mail: zakrevskij@tut.by
Существуют два принципиально различных способа распараллеливания вычислений при решении некоторой задачи с целью их ускорения. Один способ заключается в разбиении задачи на части (подзадачи), решении их по отдельности и последующем объединении полученных результатов, приводящем к решению задачи в целом. Назовем его декомпозиционным параллелизмом. Он эффективно реализуется на многопроцессорной системе.

Другой способ назовем конкурентным параллелизмом. Он заключается в ускорении решения рассматриваемой задачи путем ее одновременного решения несколькими алгоритмами, конкурирующими по качеству решения либо по скорости его получения. Для ряда комбинаторных задач он может с большим эффектом реализовываться и на одном процессоре, время которого распределяется между алгоритмами.

Особый интерес представляет конкурентный параллелизм, в котором один и тот же решающий алгоритм применяется к q различным, случайно выбранным эквивалентным формам представления исходных данных. В этом случае эффективность алгоритма оценивается временем T решения рассматриваемой задачи – заранее известно лишь распределение вероятности получения различных значений времени T. Эффективность этого способа растет с ростом дисперсии распределения.

Проиллюстрируем конкурентный параллелизм на примере задачи нахождения решения большой системы линейных логических уравнений (БСЛУ) – m уравнений с n переменными (n > m), заданной булевой m×n-матрицей коэффициентов A, дополненной булевым m-вектор-столбцом y. Напомним, что решением такой системы служит подмножество столбцов матрицы A, сумма которых – покомпонентная, по модулю 2 – равна вектору y. Известен эффективный метод Гаусса нахождения всех решений системы путем серии эквивалентных преобразований ее матричного представления. Он начинается с выбора n линейно независимых столбцов в матрице A, преобразуемых затем в столбцы с одной единицей. Остальные n m столбцов обработанной матрицы A составляют матрицу остатка R. Соответственно изменяется значение вектора y. Отсюда легко находятся все 2n-m решения системы, соответствующие различным подмножествам столбцов матрицы R.

Практический интерес представляет эта задача, когда известно, что существует решение с весом (числом столбцов в решении) не выше w. Его можно найти, перебирая последовательно подмножества столбцов матрицы R в порядке неубывания их мощности (уровня перебора) и оценивания веса определяемых ими решений – он равен уровню перебора плюс число нулей в сумме столбцов в рассматриваемом подмножестве. Очередное решение принимается на некотором уровне перебора L, как только его вес окажется не выше w. Очевидно, что затраченное на вычисления время сильно зависит от L.

Был проведен эксперимент (на PC COMPAQ Presario, CPU 1000 MHz) на 150 примерах с различными БСЛУ и различным выбором столбцов, входящих в матрицу R (n = 500, m = 430, w = 75). Приводимые в табл. 1 результаты свидетельствуют о большой дисперсии уровня перебора L на множестве этих примеров (N – число примеров, где решение было получено на уровне L; T – затрачиваемое на уровне L время).

Таблица 1


L

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

T

1.6s

22s

4m

38m

5h

1.5d

10d

55d

280d

3.6y

15y

59y

214y

713y

2213y

394y

N

2

5

6

16

27

36

44

44

39

27

16

12

10

2

3

1

Автором был разработан высокоэффективный метод нахождения короткого решения БСЛУ [1]. В нем конкурируют q алгоритмов, различающихся начальным шагом – случайным выбором в матрице A n линейно независимых столбцов. Эти алгоритмы по очереди ищут решение сначала на уровне 0, затем на уровне 1 и т. д., пока решение не будет найдено. Этот процесс был назван рандомизированным параллелизмом.

Об эффективности предложенного метода можно судить по результатам решения 30 случайных БСЛУ с параметрами n = 1000, m = 900, w = 100 при некоторых значениях числа конкурирующих алгоритмов q. В табл. 2 показано виртуальное среднее время T* решения одного из 30 примеров при этих значениях. При q = 300 поиск решения ускорен в 68 млн раз в сравнении с чистым методом Гаусса (в котором q = 1). И это при симуляции параллелизма на одном процессоре!

Таблица 2




q

1

10

30

300

T*

1 290 лет

150 дней

16 ч

10 мин



Список литературы

1. Закревский, А.Д. Эффективные методы нахождения кратчайших решений систем линейных логических уравнений / А.Д. Закревский // Проблемы управления. – 2003. – № 4. – С. 16–22.

УДК 004.312.4
СНИЖЕНИЕ СТОИМОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ

КОНЕЧНЫХ АВТОМАТОВ ПУТЕМ ВЫБОРА СПОСОБА

ОПИСАНИЯ НА ЯЗЫКЕ VERILOG
В.В. Соловьев1, Л. Заброцкий2

1Высший государственный колледж связи, Минск, Беларусь

e-mail: valsol@mail.ru;

2Белостокский технологический университет, Польша
В настоящей работе исследуются способы описания конечных автоматов на языке Verilog и рассматривается задача выбора наилучшего способа описания с точки зрения стоимости реализации конечного автомата. Поставленная задача решается эмпирически путем выполнения большого количества экспериментальных исследований на эталонных примерах конечных автоматов. Данная работа имеет большое практическое значение, позволяя без особых усилий со стороны разработчиков и без применения каких-либо специальных методов синтеза заметно уменьшить стоимость реализации и повысить быстродействие конечных автоматов.

В языке Verilog возможны три способа описания конечных автоматов: с тремя процессами, с двумя процессами и с одним процессом. Описание конечного автомата с помощью одного процесса возможно только для конечных автоматов типа Мура, поэтому в дальнейшем будут рассматриваться только два способа описания: с тремя и с двумя процессами. В общем случае язык Verilog не накладывает никаких ограничений на описание функционирования конечного автомата: можно использовать любые операторы языка Verilog и любые конструкции операторов языка. Традиционно для проверки нахождения конечного автомата в определенном состоянии используется оператор case, а для проверки условий перехода из некоторого состояния может использоваться как оператор if, так и оператор case.

Разработчики пакета Quartus II рекомендуют при описании конечных автоматов в операторах if и case всегда использовать дополнительные конструкции else и default, причем в качестве конечного состояния перехода в конструкциях else и default указывать исходное состояние данного перехода. Использование дополнительных конструкций else и default не влияет на поведение конечного автомата, однако это позволяет для реализации комбинационных схем конечного автомата вместо вентилей использовать дешифраторы, что значительно снижает стоимость реализации комбинационных схем.

Рассматривались семь вариантов описания комбинационных схем конечных автоматов на языке Verilog. Для дальнейших исследований для описания конечных автоматов были выбраны конструкции IF_4 и CASE_3 описания комбинационных схем, поскольку данные конструкции позволяют получить наилучшие результаты для операторов if и case. Каждая комбинационная схема конечного автомата описывается либо с помощью конструкции IF_4 оператора if, либо с помощью конструкции CASE_3 оператора case. Таким образом образовано шесть описаний конечных автоматов: DES_1, …, DES_6.

Исследования эффективности способов описания конечных автоматов на языке Verilog проводилось на эталонных примерах, разработанных в центре MCNC. Синтез конечных автоматов выполнялся на трех семействах программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), относящихся к трем классам ПЛИС: MAX II – сложные программируемые логические устройства (Complex Programmable Logic Devices – CPLD), Cyclone III – программируемые пользователем вентильные матрицы (Field Programmable Gate Arrays – FPGA) и Stratix III – системы на одном кристалле (System on Chip – SOP). Для синтеза использовался пакет Quartus II версии 8.1. В качестве критериев оптимизации рассматривалась стоимость реализации (число используемых логических элементов) конечных автоматов.
Результаты экспериментальных исследований способов описания
конечных автоматов


Отношение параметров

MAX II

Cyclone III

Stratix III

(Cmax/Cmin)mid

1,26

1,24

1,20

(Cmax/Cmin)max

3,06

2,50

1,69

Результаты экспериментальных исследований способов описания конечных автоматов на языке Verilog приведены в таблице, где (Cmax/Cmin)mid и (Cmax/Cmin)max – среднее и максимальное значения отношений стоимости реализации. Из таблицы видно, что выбор способа описания конечного автомата позволяет уменьшить стоимость реализации при использовании ПЛИС семейств MAX II, Cyclone III и Stratix III в среднем в 1,26, 1,24 и 1,20 раза соответственно, а для отдельных примеров – в 3,06, 2,50 и 1,69 раза.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Белостокского технического университета (Польша), грант № S/WI/4/2008.
УДК 04.03(92):514.122.2
ОБ АНАЛИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

А.Г. Ложкин

Ижевский государственный технический университет


им. М.Т. Калашникова, Россия, e-mail: lag@istu.ru
Геометрическое моделирование обрабатываемой детали в технологии быстрого прототипирования занимает от 50 % и выше от всего времени конструирования и изготовления. Решая возникающие геометрические задачи, инженер-математик сталкивался с проблемой радикалов, выраженной в системе (2), не позволяющей вывести удобные для последующего математического вывода формулы. Поэтому в автоматизации проектирования применяются различные вычислительные методы. В результате точность геометрической модели ниже точности оборудования, на котором обрабатывается деталь.

Для примера рассмотрим задачу о расчете третьей точки, расположенной вне оси плоского шатунного механизма. Положение точки описывается системой параметрических уравнений:


(1)
где d – длина шатуна; е – длина проекции точки на ось шатуна; с – расстояние от точки до оси; и . Результирующая параметрическая система уравнений, получаемая классическим методом обратной матрицы в собственном базисе [1], имеет решение

(2)
где .

Уравнения имеют ограничения по собственному углу α и по параметрам местоположения точки.

Ранее в работе [2] было предложено модифицировать классический метод в ортонормированном базисе. Результирующее каноническое уравнение кривой в данном случае будет следующим:
. (3)
Уравнение (3) не имеет ограничений по собственному углу α.

Сформулирована информационно-лингвистическая интерпретация вычислительной геометрии [3, 4]. Она построена на базе ZF-аксиоматики и аксиоматики евклидовой плоскости Дьедонне, объединенных понятием автоморфизма Лейбница – Г. Вейля с использованием реляционной алгебры Кодда и структурного языкового лингвистического анализа Звягинцева. С ее помощью можно найти другие решения. Результирующая система параметрических уравнений (1) может быть найдена из системы



или (4)

Инженер может использовать любые комбинации системы (4). Например, координата x может зависеть от тангенса α, а координата y – от котангенса того же угла. Решение не имеет никаких ограничений, кроме простейших линейных преобразований – поворота и масштабирования.

К сожалению, данный метод расчета может работать с произвольным линейным преобразованием только для центрально-симметричных конических сечений. Поскольку большинство механизмов подчиняется гамильтоновой механике, то возможны расчеты других плоских кривых, движения точек в которых не выходят за группы линейных преобразований:

где .

Большинство конструкций сборок строится на основе канонического представления сложных кривых. Следовательно, метод применим и для них.

Метод произвольных линейных преобразований позволит увеличить точность геометрического моделирования, уменьшить время проектирования и обработки геометрической модели. Возникает возможность унификации лингвистического обеспечения САПР за счет использования лингвистического описания канонических формул плоских и простра-


нственных кривых, что, в свою очередь, может обеспечить межсистемный обмен геометрическими моделями без потери семантики.
Список литературы
1. Ефимов, Н.В. Квадратичные формы и матрицы / Н.В. Ефимов. – М. : Наука, 1972. – 160 с.

2. Ложкин, А.Г. Вычислительная планиметрия с вырожденными преобразованиями / А.Г. Ложкин. – Екатеринбург : ИЭ Уро РАН, 2009. – 158 с.

3. Ложкин, А.Г. Автоморфизмы: от зеркального к симметрии знаний / А.Г. Ложкин, Н.Г. Дюкина. – Ижевск, 2011. – 183 с.

4. Ложкин, А. Структурирование аналитической геометрии на основе симметрий / А. Ложкин, Н. Дюкина. – LAP Lambert Academic Publi-


shing, 2012. – 176 с.

УДК 681.3


ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СЕТЕВЫХ СТРУКТУР-ТРЕХПОЛЮСНИКОВ
Е.И. Сукач, Д.В. Ратобыльская, С.Ф. Маслович

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, Беларусь

e-mail: elena.sukach@mail.ru
Одним из наиболее универсальных способов формализации производственных систем с множеством составляющих (оборудование) являются графы, вершинам которых ставятся в соответствие компоненты , имеющие вероятностные параметры надежности, а ребрам – связи между этими компонентами . Такое представление производственных систем позволяет рассматривать их как сетевые структуры и применять для оценки их надежности различные математические методы [1, 2], которые учитывают вероятностную природу надежности компонентов, однако работают в предположении одной начальной (вход) и одной конечной вершины (выход). В докладе предлагается способ вероятностной оценки надежности структур-трехполюсников, разработанный в рамках вероятностно-алгебраического подхода [3] и позволяющий путем объединения полученных структур оценивать надежность производственных систем большой размерности, имеющих один вход и один выход.

Исходными данными для расчета являются вероятностные характеристики надежности компонентов сетевой структуры-трехполюсника , для которой определены три терминальные вершины (полюса) . Предполагается, что компоненты исследуемой системы могут находиться в двух состояниях (работа, отказ) с заданными вероятностями:



(1)
Ставится задача определения вектора вероятностей состояний надежности исследуемой структуры, имеющей три входа/выхода:

(2)

Результирующий вектор (2), характеризующий надежность системы, имеет размерность 5, что соответствует пяти возможным состояниям , определяющим уровни надежности системы и описывающим различные варианты ее работы (рис. 1). В графе им соотве-


тствует множество компонентов связности.

Состояние

Графическая интерпрета-
ция

Представление в виде множества связных вершин

S1



{{1},{2},{3}}


S2



{{1,2},{3}}


S3



{{2,3},{1}}


S4



{{1,3},{2}}


S5



{1,2,3}







Рис. 1. Результирующие состояния
структуры-трехполюсника

Рис. 2. Вид схемы структуры-трехполюсника, не имеющей
ограничений на число компонентов

Способ обеспечивает определение точных вероятностных оценок надежности сетевых структур-трехполюсников с ограниченным числом компонентов (K ≤ 20 ). Для систем специальной структурной организации (рис. 2) возможен расчет надежности, не имеющий ограничений на число компонентов. В общем случае сформированный вектор обеспечивает получение вероятностных оценок надежности системы для различных сочетаний выбранных полюсов и является исходным при вероятностно-алгебраическом умножении структур-трехполюсников, обеспе-


чивающих расчет надежности многокомпонентных производственных систем произвольной структурной организации.
Список литературы
1. Sahinoglu, M. Network reliability evaluation / M. Sahinoglu, R. Benjamin // Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics. – March/April 2010. – Vol. 2. – P. 189–211.

2. Можаев, А.С. Универсальный графоаналитический метод, алгоритм и программный модуль построения монотонных и немонотонных логических функций работоспособности систем / А.С. Можаев // Труды Третьей Междунар. науч. школы «Моделирование и анализ безопасности и риска (МАБР – 2003)», 20–23 августа 2003 г. – СПб., 2003. – С. 517.

3. Сукач, Е.И. Метод вероятностно-алгебраического моделирования надежности функционально-сложных систем / Е.И. Сукач // Информатика. – 2010. – № 3. – С. 18–30.

УДК 621.01.


ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ КУЛАЧКОВО-РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА С ДВУХПОВОДКОВОЙ
ГРУППОЙ ВТОРОГО ВИДА

Р.И. Каримов, Ш.А. Садуллаев

Ташкентский государственный технический университет,


Республика Узбекистан,

e-mail: karimov1948@mail.ru,
Одним из перспективных направлений, позволяющих расширить кинематические возможности механизмов, является создание новых конструкций комбинированных механизмов. В данной работе представлены результаты теоретических исследований кинематики и динамики кулачково-рычажного механизма с двухповодковой группой второго вида. Механизм образован путем присоединения двухповодковой группы к вращающемуся толкателю кулачкового механизма, в котором кулачок является неподвижным звеном. Толкатель, вращаясь вокруг неподвижного кулачка, выполняет роль кривошипа, длина которого является переменной и определяется профилем кулачка [1]. При абсолютно жестких звеньях степень подвижности этого механизма равна единице. Нами были составлены аналитические выражения, характеризующие перемещения, скорости, ускорения ползуна, центра тяжести шатуна, а также угловые перемещения, скорости и ускорения шатуна. С целью определения действительных законов движения и нагруженности звеньев кулачково-рычажного механизма, кривошип которого получает движение через ременную передачу от асинхронного электродвигателя, составлена динамическая модель, учитывающая упруго-диссипативные параметры ременной передачи и упругого шарнира, связывающего шатун с ползуном (рисунок).

Динамическая модель машинного агрегата с кулачково-рычажным


механизмом с двухповодковой группой второго вида при учёте упругостей
ременной передачи и ползуна
На рисунке Mд – движущий момент на валу ротора электродвигателя; Jд – суммарный момент инерции ротора электродвигателя и ведущего шкива; φд – угол поворота ротора электродвигателя; c1 – жесткость ременной передачи; b1 – коэффициент эквивалентного линейного сопротивления ременной передачи; φ2 –угол поворота кривошипа; J2пр – суммарный приведенный к валу кривошипа момент инерции кривошипа, ролика и шатуна; fв2) – функция положения ползуна идеального кулачково-рычажного механизма; c2 – жесткость упругого шарнира ползуна; b2 – коэффициент эквивалентного линейного сопротивления упругого шарнира ползуна; mВ – приведенная масса шатуна; m5 – масса ползуна; SВ – перемещение приведенной массы шатуна; SC – абсолютное перемещение ползуна; Pc – сила сопротивления, приложенная к ползуну.

Принимая в качестве обобщенных координат угол поворота ведущего шкива ременной передачи φд и абсолютные перемещения ползуна , на основе уравнений Лагранжа второго рода получена следующая математическая модель:


(1)
Система нелинейных дифференциальных уравнений (1) с учетом динамической характеристики асинхронного электродвигателя при соответствующих начальных условиях решалась на ЭВМ в среде MatCAD 14. По результатам расчетов определены закономерности изменения моментов на валах ротора электродвигателя и кривошипа, скорости и ускорения кривошипа, шатуна и ползуна. Исследовано влияние упруго-диссипативных параметров ременной передачи, упругого шарнира ползуна на динамические характеристики привода. Определены закономерности изменения реакций в кинематических парах. Установлено, что рациональным выбором параметров эксцентрикового кулачка можно получить выстой в крайних положениях ползуна. Для заданных геометрических и динамических параметров механизма типа асинхронного электродвигателя определены границы изменения упруго-диссипативных параметров ременной передачи, упругого шарнира из условия устойчивой работы машинного агрегата.
Список литературы
1. Определение приведенного момента инерции кулачково-рычажного механизма / Р.И. Каримов [и др.]. – Ташкент : Вестник ТашГТУ, 2011. – № 3. – С. 38–40.
УДК 658.012.011.56
УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ РОТОРОВ

РЕЗИНОСМЕСИТЕЛЯ
А.П. Кузнецов1, А.В. Кроливец2

1Белорусский государственный университет информатики

и радиоэлектроники, Минск



e-mail: kuznap@bsuir.by;

2ОАО «Белшина», Бобруйск

e-mail: krolivets@tut.by
Установлено, что зависимость между n – частотой вращения роторов резиносмесителя и Е, Т – механической энергией и температурой резиновой смеси соответственно с достаточной степенью точности определяется системой уравнений


(1)

где a1a3, c1c3 – коэффициенты, характеризующие физические и реологические свойства смеси и конструктивные параметры резиносмесителя, которые являются функциями частоты вращения роторов и определяются численными методами [1].

Решение уравнений рассмотрено в [1]:

(2)
где Еуд – затраты механической энергии на приготовление резиновой смеси;



Eпотр – потребление механической энергии к текущему моменту.

Таким образом, находится вектор-функция U(t)={n1(t),n2(t), …, n(t)} для достижения заданных удельных энергозатрат за минимальное время без превышения максимальной температуры.

При решении задачи на ЭВМ по разработанной программе на
Visual C++ и программе на ANSI C для контроллера Bernecker & Rainer для ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов, а также вычисления n по описанному выше алгоритму был oпределен метод управлений частотой вращения роторов (рисунок), позволяющий интенсифици-ровать процесс смешения при изготовлении резиновых смесей заданного качества. При проверке полученного расчетного метода управления частотой вращения роторов лабораторного резиносмесителя в ЦЗЛ ОАО «Белшина» частоту вращения роторов варьировали в пределах 30–60 об/мин.

Управление частотой вращения роторов по полученному расчетному реализованному методу при приготовлении резиновых смесей сокращает продолжительность цикла смешения на 10 %, позволяет снизить энергозатраты на 3,5 % и стабилизировать разброс вязкости от заправки к заправке с точностью 5 %.










Механическая энергия



Электрическая энергия

Управление частотой вращения роторов


Список литературы
1. Кроливец, А.В. Оптимальное управление частотой вращения роторов резиносмесителя / А. В. Кроливец // Доклады БГУИР. – 2005. – № 2 (10). – С. 46–50.
УДК 004.942
МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ СТРЕЛ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ВЫЛЕТОМ ПОГРУЗЧИКОВ ОАО «АМКОДОР»
А.А. Назаренко1, И.Э. Том1, Д.А. Бузановский1,

С.А. Карпыза2, Д.В. Пахарев2, И.Н. Тимошенко2



1Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск nazarenko@newman.bas-net.by;

2ОАО «Амкодор», Минск, Беларусь
Телескопические погрузчики являются универсальными машинами, которые могут применяться в различных отраслях народного хозяйства, где требуется выполнять землеройно-транспортные, монтажные, погрузочно-разгрузочные работы с грунтами, сыпучими материалами и штучными грузами. Многофункциональные телескопические погрузчики, оснащенные широким набором сменного оборудования (бульдозерные отвалы, вилы для штучных грузов, рабочие платформы, различные типы сельскохозяйственных вил и грабель с дополнительными приспособлениями и т. д.), могут заменить несколько единиц специальной техники. Поэтому такие машины пользуются огромным спросом, а производители погрузчиков активно осваивают производство новых моделей данного вида техники.

Важнейший элемент конструкции таких погрузчиков – телескопическая стрела. Это достаточно сложное изделие в техническом и технологическом плане. Отсюда не каждый производитель погрузчиков готов организовать собственное производство телескопических стрел. Многие производители устанавливают на шасси своих погрузчиков телескопические стрелы, изготовленные на сторонних предприятиях, обладающих многолетним богатым опытом проектирования такого рода конструкций. ОАО «Амкодор» поставил перед собой задачу выпуска погрузчиков с телескопическими стрелами собственного производства.

Конструирование телескопических стрел является сложной инженерной задачей, требующей глубоких знаний предметной области и высокой квалификации конструкторов, расчетчиков, технологов. Значительное внимание при проектировании следует уделить непосредственно металлоконструкции (секции, оголовок, пята, кронштейны крепления гидроцилиндров), механизмам подъема стрелы (гидроцилиндр, его шарнирные опоры) и телескопирования секций (гидроцилиндры телескопирования, их шарниры крепления, полиспасты механизма телескопирования, заделки канатов). Так как на сегодняшний день существуют различные варианты исполнения телескопических стрел, то перед конструкторами возникает серьезный вопрос выбора их оптимальной конструкции для заданных технических требований. Использование современных методов и средств компьютерного проектирования и инженерного анализа позволяет решить эту задачу в приемлемые сроки и со значительной экономией финансовых средств.

В докладе рассматриваются результаты совместных работ ОИПИ НАН Беларуси и ОАО «Амкодор», полученные при выполнении государственной научно-технической программы «CALS-ERP-технологии» по разработке и внедрению интегрированной системы и информационных технологий поддержки жизненного цикла продукции ОАО «Амкодор» на этапах конструирования и запуска в производство многосекционных телескопических стрел с изменяемым вылетом.

Основной целью выполняемых работ выступает разработка и внедрение методики для организации процессов проектирования многосекционных телескопических стрел с изменяемым вылетом погрузчиков ОАО «Амкодор». В методике описываются вопросы создания и упрощения трехмерных моделей телескопических стрел, их экспорта в сеточные генераторы, построения конечно-элементных сеток, создания конечно-элементных моделей, запуска расчетных задач на суперкомпьютере семейства «СКИФ».

В процессе разработки методики проводятся исследования поведения модели при различных режимах нагружения. Результаты, полученные при моделировании, сравниваются с результатами, полученными при аналитических расчетах и при проведении стендовых испытаний. После этого модель корректируется (уточняются граничные условия, способ приложения нагрузок, параметры контактного взаимодействия, модели материалов и т. д.). Верифицированная модель используется при анализе поведения конструкции телескопической стрелы при внесении в нее каких-либо конструктивных изменений (профиль сечения, расположение опор, увеличение/уменьшение длины секций и др.).

Сравнительный анализ результатов виртуальных статических испытаний модели конструкции телескопических стрел с физическими испытаниями позволяет сделать вывод о высокой степени адекватности конечно-элементных моделей и возможности использования разработанной методики при проектировании новых конструкций телескопических стрел. Подобные результаты ожидаются и для виртуальных динамических испытаний конструкции многосекционных телескопических стрел с изменяемым вылетом.

УДК 658.5.012.14


МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ КРЕПЕЖНОГО ЭЛЕМЕНТА МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО СВЕРЛЕНИЯ
Е.Ю. Татаркин, Р.А. Анзыряев

Алтайский государственный технический университет

им И.И. Ползунова, Барнаул, Россия

e-mail: anzyryaev@gmail.com
Малоисследованной областью процесса пластического сверления отверстий (пластического формирования сквозного отверстия и кольцевых буртиков с обеих сторон в тонкостенной металлической заготовке при помощи нагрева за счет трения вращающегося инструмента о заготовку) остается влияние геометрических параметров инструмента (угла при вершине 2φ, формы рабочей части) на точность размеров, шероховатость, возникновение преобладающего вида брака – разрывов в теле образующегося крепежного элемента.

Для объяснения возникновения разрывов выдвинута гипотеза: разрывы возникают из-за резко увеличившейся радиально направленной силы на стенку при выходе конической части инструмента из зоны обработки. Кроме этого, разрывы могут формироваться и при снижении пластичности обрабатываемого металла на этапе формообразования крепежного элемента. Для максимального повышения пластичности обрабатываемого металла температура на поверхности трения должна быть выше температуры рекристаллизации, но ниже температуры перегрева и пережога. Решением данной проблемы является применение в процессе пластического сверления пуансон-сверла с криволинейной формой рабочей части, позволяющей избежать резкого увеличения радиальной силы в зоне выхода рабочей части инструмента, а также поддерживать оптимальную температуру и пластичность обрабатываемого материала.

Для получения картины распределения растягивающих напряжений в формируемом крепежном элементе проведен конечно-элементный (КЭ) анализ напряженно-деформированных состояний. Моделирование осуществлялось для инструментов с конической и криволинейной формами рабочей части в программном модуле CosmosWorks. Анализ проводился на четырех этапах (рисунок). На этапе 1 начинается образование отверстия в нижней части крепежного элемента. Этап 2 характеризуется началом выхода конической части пуансон-сверла из образованного отверстия и началом формирования внутреннего диаметра крепежного элемента. На этапе 3 цилиндрическая часть инструмента завершает формирование внутреннего диаметра крепежного элемента (коническая часть пуансон-сверла еще не вышла из формируемого отверстия). На этапе 4 коническая часть инструмента полностью вышла из сформированного отверстия. Входные данные при моделировании: диаметр пуансон-сверла – 9 мм; осевая сила – 4 000 Н; 2φ = 60° (для инструмента с конической формой рабочей части); материал инструмента – твердый сплав ВК8; толщина образца – 3 мм; материал образца – сталь Ст 3. По результатам КЭ анализа построена диаграмма зависимости напряжения от глубины внедрения инструмента в процентах от пройденного инструментом пути, начиная с этапа 1 (рисунок).

Диаграмма зависимостей напряжения от глубины внедрения инструмента


Из диаграммы видно, что при обработке пуансон-сверлом с конической формой рабочей части в момент, когда инструмент находится на этапах обработки 3 и 4, напряжения резко возрастают по линейной зависимости вплоть до выхода инструмента из зоны обработки. Момент начала роста напряжений – это тот момент, когда зона максимальных напряжений сместилась с границы рабочей части инструмента на кромку образуемого отверстия. Наиболее вероятно, что на данном этапе начинается раскрытие трещин, так как кромка находится под действием резко увеличивающихся напряжений. При использовании пуансон-сверла с криволинейной формой рабочей части на этапе 3 напряжения возрастают с 400 до 1600 МПа, а далее плавно снижаются.

Таким образом, проведенный КЭ анализ подтверждает гипотезу о том, что использование инструмента с криволинейной формой рабочей части позволяет снизить негативное влияние резкого увеличения радиальной силы на формирование узла крепления в зоне выхода рабочей части инструмента, обеспечивая качество узла крепления.


УДК 629.12.073.243.4:532.59
МОДЕРНИЗация СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ

гидродинамической лаборатории
А.В. Демидюк

Одесский национальный морской университет (ОНМУ), Украина



e-mail: demav@hotbox.ru
Гидродинамическая лаборатория создана в Одесском институте инженеров водного транспорта (ныне – ОНМУ) в 1932 г. на базе опытового бассейна этого института. С конца 90-х гг. ХХ в. в ней успешно действовала система сбора и обработки данных эксперимента, основанная на использовании ПЭВМ, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а также широкого набора датчиков, что позволяло проводить комплексные модельные исследования динамики судна, такие как буксировочные испытания, определение гидродинамических и кинематических характеристик различных видов качки судна [1, 2] и другие виды модельных испытаний.

В последние годы остро встал вопрос о модернизации существующей системы измерений. На первом этапе сотрудниками кафедры теории и проектирования корабля им. профессора Ю.Л. Воробьева создана и введена в работу система измерения скорости движения модели при буксировочных испытаниях, аппаратная часть которой состоит из датчика скорости, преобразователя сигнала, АЦП Е14–140 и производительной ПЭВМ – центра сбора данных.

Регистрация изменения скорости при буксировочных испытаниях выполняется штатным ПО АЦП E14–140 – регистратором LGraph2 [3]. Данные об изменении скорости модели в ходе ее движения сохраняются на диск ПЭВМ и используются при обработке результатов эксперимента созданным автором ПО Towspeed. Приложение написано на языке программирования С++ с использованием библиотек MFC и STL. ПО Towspeed осуществляет анализ данных по скорости движения модели в процессе модельных испытаний, а также позволяет выполнять расчет трения системы.

В результате анализа данных прогона модели Towspeed создает файл результатов и выводит на экран график изменения скорости модели, который существенно облегчает оператору принятие решения по выбору величины разгонного груза или завершению конкретного этапа эксперимента.

Отладка взаимодействия программной и аппаратной частей системы измерений гидродинамической лаборатории выполнена в ходе тестирования при буксировочных испытаниях двух моделей судов, проекты которых разработаны в Морском инженерном бюро (Одесса, Украина): танкера проекта 005RST01 и многоцелевого спасательного судна MPSV007.

На рис. 1 приведены данные по полному сопротивлению r модели танкера 005RST01 в зависимости от скорости движения модели v. Для судна проекта MPSV007 на рис. 2 приведено сравнение данных остаточного сопротивления Cr в зависимости от числа Фруда , здесь v – скорость движения судна, м/с; g – гравитационная постоянная; L – длина судна по конструктивной ватерлинии, м.









Рис. 1. Полное сопротивление модели танкера проекта 005RST01,
где – эксперимент ОНМУ 2007 г.;

– эксперимент ОНМУ 2011 г.

Рис. 2. Остаточное сопротивление
модели судна проекта MPSV007,
где – эксперимент ОНМУ 2011 г.;

– эксперимент ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова; – эксперимент СПбГУВК

Анализ результатов экспериментальных исследований и результатов тестовых буксировочных испытаний с модернизированной системой измерения скорости движения модели показывает хорошее количественное и качественное соответствие данных.


Список литературы


  1. Кириллов, В.Н. Экспериментальная установка для исследования гидродинамических и кинематических характеристик продольной качки моделей судов / В.Н. Кириллов, А.В. Демидюк, В.И. Тонюк // Вiсник ОДМУ. – Одеса : ОДМУ, 1998. – № 1. – С. 90–93.

  2. Воробьев, Ю.Л. Определение гидродинамических и кинематических характеристик продольно-горизонтальных колебаний судна, ошвартованного к точечному причалу / Ю.Л. Воробьев, А.В. Демидюк, Д.Д. Романадзе // Вiсник ОНМУ. – Одеса : ОНМУ, 2009. – № 26. – С. 28–43.

  3. LGraph2 – многоканальный регистратор-самописец // L-Card: индустриальные системы управления и сбора данных [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.lcard.ru/lgraph. – Дата доступа : 06.08.2012.

УДК 62-791.2


МОБИЛЬНАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ МНОГОКАНАЛЬНАЯ

СИСТЕМА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СТЕНДОВЫХ И НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
В.С. Кончак, С.В. Хитриков

Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск


e-mail: krom_hsv@bk.ru
Разработка новой техники требует всестороннего изучения механических свойств и характеристик различных материалов, конструктивных элементов и изделий в целом в условиях, максимально приближенных к реальным. Источником получения этих свойств и характеристик служат результаты измерений физических характеристик изделия, полученных в процессе различных испытаний, как стендовых, так и натурных. Возникает задача создания универсальной измерительной системы, которая должна обладать мобильностью, многоканальностью, универсальностью, простотой настройки и подготовки к очередному испытанию.

В Республиканском компьютерном центре машиностроительного профиля Объединенного института машиностроения НАН Беларуси была создана мобильная измерительная многоканальная система (МИМС) для сбора экспериментальной информация при проведении стендовых или натурных испытаний. МИМС включает в себя высокопроизводительный, безвентиляторный встраиваемый компьютер ARK-5280, предназначенный для эксплуатации в неблагоприятных условиях промышленного производ­ства, а также две платы PCI: плату PCI-1747U аналогового ввода и плату PCI-1754 дискретного ввода.



Компьютер ARK-5280 поддерживает следующие интерфейсы: 2×USB 2.0, 3×RS-232, 1×RS-232/422/485, 1×Parallel, 1×PS/2.

Плата аналогового ввода PCI-1747U представляет собой АЦП с раз­рядностью 16 бит и максимальной скоростью выборки 250 000 измерений в секунду и содержит 64 потенциальных или 32 дифференциальных канала с возможностью поканального программирования коэффициента усиления и программируемой схемой запуска. Плата дискретного ввода PCI-1754 поддерживает 32 дискретных канала.

Напряжение питание МИМС 18-36 В, что позволяет подключать ее к бортовой сети автомобиля. Это дает возможность использовать МИМС при проведении натурных испытаний.


Каталог: event
event -> Доклад о ситуации с обеспечением прав человека в европейском союзе
event -> Разнарядка
event -> Занятие первое. Работа с файловым менеджером Total Commander
event -> Инструменты ретуши Adobe Photoshop
event -> Семинар будет проходить 27 и 28 января. Курс «Скульптура бровей»
event -> Пиганов Михаил Николаевич профессор кафедры ктэсиУ, член оргкомитета; Зеленский Владимир Анатольевич профессор кафедры ктэсиУ, отв секретарь оргкомитета. Пленарное заседание


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   16


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница