Научный архив: статьи

В статье предложена и верифицирована концепция системы типа Component-in-the-Loop (CiL), предназначенной для лабораторных виртуально-физических испытаний автомобильных комбинированных (гибридных) энергоустановок (КЭУ). Особенностью концепции является модульная архитектура с унифицированными способами взаимодействия между физической и виртуальной частями системы, а также между виртуальными компонентами. Основу виртуальной части CiL-системы составляет модель трансмиссии, тип которой может быть выбран в зависимости от схемы исследуемой энергоустановки. Взаимодействуя с установленными на стенде силовыми агрегатами посредством динамометров, модель согласует их нагрузочные режимы в соответствии с имитируемыми режимами функционирования КЭУ и движения автомобиля. Данный подход позволяет строить масштабируемые CiL-системы для энергоустановок с произвольным числом агрегатов. Верификация концепции выполнена посредством вычислительных экспериментов с математической моделью CiL-системы на основе КЭУ Toyota Hybrid System с двухпоточной бесступенчатой трансмиссией. Результаты моделирования показывают, что CiL-система адекватно воспроизводит работу КЭУ в заданных режимах движения автомобиля, а ее управляющая структура функционирует в соответствии с заложенными принципами и является устойчивой.

В статье рассмотрена локальная задача определения напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции с развитием межслоевого повреждения. Представлен вариант с возможностью применения в системах мониторинга программной реализации математического аппарата для моделирования роста трещины, выявлены эффекты, характеризующие поведение материала. В результате исследования на основе численного моделирования представлено изменение параметра трещиностойкости в зависимости от длины трещины для термопластичного и реактопластичного связующего.

Статья посвящена эконометрической оценке влияния санкционного давления и макроэкономических факторов на активность участников фьючерсного рынка USD/RUB. Целью исследования является выявление и количественное сопоставление различий в поведении физических и юридических лиц с 2020 по 2025 гг. Методологической базой выступает модель множественной линейной регрессии (OLS), построенная на основе еженедельных данных. Информационной базой послужили сведения сервиса Московской Биржи (FUTOI) об открытых позициях, а также данные Банка России по ключевой ставке и уровню инфляции. Основным результатом является статистическое подтверждение разнонаправленной реакции участников рынка. Доказано, что введение санкций стало доминирующим фактором, спровоцировавшим резкий рост объема позиций юридических лиц. В то же время активность физических лиц не показала значимой реакции на санкции, но продемонстрировала отрицательную зависимость от уровня ключевой ставки. Выводы подчеркивают фундаментальные различия в драйверах поведения профессиональных и розничных инвесторов, что имеет высокую практическую значимость для анализа и прогнозирования рыночных процессов

Введение. Численные методы решения уравнений теплопроводности широко применяются в различных областях науки и техники. Разработка новых улучшенных численных алгоритмов для решения уравнений параболического типа позволяет повысить точность расчетов, снять ограничения на шаг интегрирования по времени, что позволит решать практические задачи за приемлемое время с высокой точностью. Цель исследования – изучить явные методы решения уравнений параболического типа на примере решения уравнения теплопроводности с переменными коэффициентами.

Материалы и методы. Проведена программная реализация численных алгоритмов для решения уравнений параболического типа: широко известной явной схемы, метода локальных итераций и метода гиперболизации. Реализация алгоритмов проведена на языке С++. Проанализирован порядок аппроксимации алгоритмов и время, необходимое для их применения в процессе решения уравнения, которое имеет аналитическое решение.

Результаты исследования. Численное исследование схем показало, что каждая из них имеет второй порядок аппроксимации по пространству. Однако расчетное время решения задачи при использовании метода гиперболизации меньше.

Обсуждение и заключение. В случае решения систем уравнений параболического типа, когда требуется использование явных схем, метод гиперболизации даст значительное сокращение расчетного времени задачи при сохранении заявленного порядка аппроксимации. Материалы исследования могут быть полезны при выборе оптимального метода решения параболических уравнений для выполнения практических задач.

В настоящее время качественный состав эксплуатационных лесных массивов возраста спелости и подходящих к нему часто является неудовлетворительным. Во многом это связано с отсутствием рубок ухода или их неправильным проведением. Производительность лесосечных работ при рубках ухода мала, получаемая древесина в большинстве случаев оказывается невостребованной. Механизация рубок ухода неудобна с производственной точки зрения и экономически невыгодна. Вместе с тем в Российской Федерации есть примеры внедрения передовых зарубежных практик осуществления рубок ухода машинным способом с использованием харвестера и форвадера. Применение этого способа позволяет кратно повысить производительность. Удельные затраты (р/м3) здесь больше затрат на сплошные рубки спелых и перестойных насаждений, однако зачастую меньше, чем при работе вальщиков леса. Еще больше повысить эффективность работы машинных лесозаготовительных комплексов при проведении рубок ухода возможно за счет автоматизации отбора деревьев в рубку. В основу такого отбора необходимо положить главную задачу данного вида рубок - получение наиболее оптимальных по размерно-качественным признакам насаждений к возрасту их спелости. Это становится возможным при учете конкурентной борьбы древесных растений в насаждении до и после проведения рубок ухода. В статье введена математическая постановка задачи назначения деревьев в рубку в однородном насаждении. Показано, что число вариантов решения растет экспоненциально. Реализован алгоритм, базирующийся на жадном методе, и выполнено экспериментальное сравнение этого метода со случайным результатом, а также с удалением дерева, имеющего самого близкого соседа среди всех деревьев. Апробация алгоритма на экспериментальных данных показала, что он эффективнее двух других.

В статье представлена математическая модель, описывающая взаимовлияние атмосферных осадков и гидролитосферных процессов на наклонные поверхности. Модель учитывает ключевые факторы, влияющие на формирование поверхностного и подземного стока, эрозию почвы и изменение рельефа. Результаты моделирования демонстрируют зависимость интенсивности эрозионных процессов от характеристик осадков и геоморфологических параметров склонов. Полученные результаты могут быть применены для прогнозирования эрозионных процессов и разработки эффективных мер по защите почвы.

Современные условия ведения экономической и торговой деятельности сопряжены с рядом фундаментальных препятствий. Санкционное давление усложняет расчеты, что требует разработки альтернативных подходов, включая использование протяженных цепочек транзакций. Проблемы также возникают в области логистики и обеспечения контрактной дисциплины, что приводит к дополнительным издержкам для бизнеса и значительному увеличению продолжительности торговых операций. Учитывая высокие процентные ставки, такие обстоятельства существенно снижают прибыль компаний. Поддержание устойчивости коммерческой деятельности, особенно в трансграничной торговле, в значительной степени зависит от внедрения новых инструментов взаимодействия между участниками рынка, в частности бартерных сделок. Бартерные сделки являются частью трансформации бизнес-процессов, ориентированных на цифровую интеграцию, и позволяют компаниям адаптироваться к глобальным вызовам. Цель исследования заключается в разработке алгоритмической основы для принятия оптимальных решений при формировании плана проведения бартерных сделок по возможному спектру ассортиментной матрицы компании. Для ее (цели) решения предложено использование методов балансировки интересов сторон, алгоритмов мэтчинга и «цикла топовых торгов» (Top Trading Cycle), а также применение программных методов оптимизации. Дополнительно учитываются современные тенденции финансового рынка, направленные на интеграцию цифровых инструментов, разрабатываемых крупными технологическими компаниями, в платежный ландшафт цифровых инструментов BIG TECH. В работе основное внимание уделяется проблемам платформенной трансформации, которая помогает провайдерам услуг адаптироваться к новым экономическим реалиям, цифровым инструментам, обеспечивающим повышение конкурентоспособности компаний, новым алгоритмам и моделям осуществления бартерных сделок, которые могут стать частью платформенной стратегии.

В статье рассматриваются вопросы математического моделирования тепловых процессов в биогазовых установках с целью повышения равномерности распределения температурного поля в биореакторе. При анаэробном сбраживании навоза и других сельскохозяйственных отходов можно получить биогаз, который позволит обеспечить до 25% потребности малых сельхозпотребителей в энергоносителях и ценные биоорганические удобрения. Такая переработка отходов является наиболее эффективным эколого-ориентированным мероприятием, обеспечивающим его обеззараживание, снижение загрязнения почвы, водных ресурсов и атмосферы загрязняющими веществами и патогенной флорой. Переработка сельскохозяйственных отходов в биогазовых установках - сложная задача, которая в настоящее время еще не решена в полной мере. Анализ результатов исследований эффективности процесса перемешивания и нагрева в конструкции биогазовых установок, теоретических и экспериментальных исследований по утилизации отходов сельскохозяйственного производства с выработкой биогаза и биоудобрений показал, что существующие способы нагрева и перемешивания не обеспечивают равномерный нагрев сбраживаемой массы. В связи с этим разработана технологическая схема биогазовой установки для нужд малых фермерских хозяйств, обеспечивающей однородность температурного поля, состоящей из метантенка, газгольдера, перемешивающего и нагревательного устройства, вспомогательного оборудования и аппаратуры контроля и автоматики. Температурная однородность перемешиваемой среды достигается при совмещении теплообменника и перемешивающего устройства в один узел таким образом, что верхние и нижние лопасти смещены относительно друг друга под углом 25-35, а боковые лопасти расположены под углом 25-35 относительно горизонтальной плоскости биореактора. Проведѐнные исследования по математическому моделированию позволили определить экономичные режимы работы биогазовой установки.

В связи с увеличением числа личных транспортных средств в городских агломерациях и ростом грузоперевозок возникает необходимость внедрения интеллектуальных транспортных систем для разработки стратегий по снижению загруженности дорог и предотвращению дорожно-транспортных происшествий. Одним из ключевых показателей транспортной системы, отражающих эффективность использования имеющейся городской инфраструктуры, является пропускная способность планируемых маршрутов. Модель оценки пропускной способности городского маршрута на основе пропускной способности его элементов – перегонов и перекрестков – является многоуровневой, иерархической, многокритериальной. Кроме того, данная модель является динамической, поскольку ее параметры меняются с течением времени. Все это повышает вычислительную сложность анализа такой модели и приводит к необходимости уменьшить число исследуемых параметров. Один из подходов к редукции параметров модели – анализ чувствительности, основанный на анализе конечных изменений. Применительно к модели пропускной способности данный подход позволит выявить те параметры элементов маршрута, изменение которых влечет наибольшие изменения в пропускной способности маршрута в целом, и даст возможность управления ими с целью повышения общей эффективности системы. Цель исследования заключается в разработке методики иерархического анализа чувствительности модели пропускной способности улично-дорожной сети, основанной на анализе конечных изменений, которая даёт возможность выявлять критические точки и оценивать вклад отдельных элементов и групп объектов в общую эффективность функционирования транспортной системы. Полученные результаты свидетельствуют, что предложенная методика позволяет точно определить основные факторы, воздействующие на пропускную способность, и предложить меры по оптимизации управления транспортными потоками

Анализ чувствительности математических моделей предполагает большое количество подходов, среди которых выделяют локальные методы (исследование влияния фактора на отклик в случае его изолированного варьирования) и глобальные методы (предполагающие исследование одновременных изменений групп факторов). Классификацию методов также строят и на основе применяемых математических иструментов. Однако известные методы являются приближенными или допускают использования суррогатных моделей, аппроксимирующих исходную функцию, что является источником ошибки. Ранее авторами предложен аналитический метод анализа чувствительности по факторам математических моделей на основе анализа конечных изменений. В таком случае для исследования изменений отклика функции используют известную теорему Лагранжа о промежуточной точке. Однако в некоторых ситуациях процесс нахождения частных производных может быть вычислительно трудоемкой задачей, а в некоторых случаях функция задана таблично. В этом случае возможно применение численного дифференцирования с дальнейшим восстановлением аналитического представления функции. Для этого предлагается использовать подход математического ремоделирования и в качестве ремоделующего класса применять модели линейной регрессии с эффектами взаимодействия. Такое предположение естественно, так как моделирует наличие линейной связи между факторами модели. В работе приведен численный пример – анализ функции Розенброка, выполненный двумя способами: аналитическим методом и с применением ремоделирования для восстановления частных производных. Результаты показывают высокое качество полученных оценок чувствительности, что свидетельствует о состоятельности подхода ремоделирования в таких задачах. Перспективными аспектами представленного подхода являются: применение более широкого набора классов ремоделирующих моделей (полносвязные нейронные сети, аппроксимирующие многочлены) и оптимальный выбор шага численного дифференцирования

В статье описано проектирование и моделирование автоматизированной системы управления (АСУ) на основе алгоритма УПМ-регулятора для управления термической обработкой какао-бобов в ленточной конвейерной сушилке. Процессы термической обработки моделируются как непрерывная, пространственно распределенная система с одним входом и одним выходом, где регулируемой переменной является температура входящего сушильного воздуха, а контролируемой переменной ‒ температура продукта в сушильной камере. Представлены и обсуждены требования к программному и аппаратному обеспечению АСУ. Численное моделирование АСУ проводилось с использованием пакета прикладных программ Matlab. Приведены результаты численного моделирования, подтверждающие, что УПМ-регулятор стабилен и устойчив по отношению к входным помехам. Показано, что система обеспечивает быструю реакцию на смещение и устранение установившейся ошибки в процессе термической обработки

На основе подхода, реализуемого в методе анализа классификаций, осуществлено структурирование направлений и тематики исследований, осуществляемых в головной научно-исследовательской организации по проблемам строительства противовоздушной (воздушно-космической) обороны страны - Центральном научно-исследовательском институте Воздушно-космических сил Министерства обороны Российской Федерации (ЦНИИ ВКС) в интересах привлечения к исследованиям талантливых молодых ученых и специалистов - выпускников высших учебных заведений. Рассмотрены фундаментальные дисциплины, изучаемые в образовательных учреждениях и представляющие интерес для решения проблем обороны и безопасности государства. Представлены результаты выступлений руководителей ЦНИИ ВКС на VI научном семинаре «Золотовские чтения». Обобщены данные о существующем научно-техническом потенциале ЦНИИ ВКС и перспективах его развития для формирования целевой мотивации у будущих молодых ученых.