Архив статей журнала
Задача о качении тяжелого неоднородного шара по абсолютно гладкой горизонтальной плоскости - одна из наиболее известных задач механики, сочетающая простоту постановки с невозможностью полного и общего решения. Результаты исследования этой задачи находят применение при решении различных технических задач, в частности, при решении задачи об обкатке ротора по жесткому подшипнику. Эта задача во многом аналогична задаче о движении тяжелого твердого тела с неподвижной точкой. Известны случаи интегрируемости уравнений движения задачи о качении шара, аналогичные случаям Эйлера - Пуансо, Лагранжа и Гесса классической задачи о движении тяжелого твердого тела с неподвижной точкой. В данной работе изучается интегрируемый случай задачи о качении шара, аналогичный случаю Гесса. Показано что, как и в классической задаче о движении твердого тела с неподвижной точкой, качественное описание движения шара по гладкой горизонтальной плоскости сводится к интегрированию одного линейного дифференциального уравнения второго порядка с переменными коэффициентами, причем в случае равенства нулю постоянной интеграла площадей уравнения движения шара могут быть проинтегрированы в квадратурах.
В статье показана эффективность метода снижения лобового сопротивления цилиндра с установкой плоской пластины сзади и дефлекторов спереди вблизи его поверхности при числе Рейнольдса Re=105. Результаты моделирования выполнены с помощью вычислительного пакета ANSYS Fluent. Установлено, что коэффициент сопротивления комбинации цилиндра с одним плоским дефлектором и с установкой дополнительной разделительной задней пластины, может существенно снизить коэффициент лобового сопротивления до минимального значения 0,45. Приведённые данные можно рекомендовать для аэродинамического проектирования тел с цилиндрическим поперечным сечением с целью снижения их лобового сопротивления.
Рассматривается применение методики автоматизированного размещения элементов на гибко-жесткой печатной плате электронного средства с учетом тепловой и электромагнитной совместимости на основе двухуровневого генетического алгоритма на практических примерах. В соответствии с методикой проведено моделирование тепловой и электромагнитной совместимости спроектированных гибко-жестких печатных плат. Результаты моделирования подтверждают качество проектных решений с применением предлагаемой методики автоматизированного размещения элементов. Сравнительный анализ ручного размещения с автоматизированным режимом подтверждает эффективность использования методики автоматизированного размещения элементов. Приведена апробация методики автоматизированного размещения элементов на плате на 11 практических примерах, подтверждающая возможность применения разработанной методики как для гибко-жестких печатных плат, так и для обычных печатных плат.
Важной составляющей социально-экономического развития страны является наличие развитой мультимодальной транспортной системы. Одной из основных задач эффективного функционирования такой системы представляется в согласованности друг с другом отдельно взятых видов транспорта, что позволяет повысить транспортную доступность для потенциальных пассажиров в системе.
В работе исследуется проблема связности железнодорожной и авиационной систем на территории Российской Федерации (РФ). Разработана модель, позволяющая определить для каждого пункта полета доступность железнодорожного сообщения. В качестве метрики выступает время движения по дорогам. На основе разработанной модели сформированы группы пунктов полета по доступности альтернативного вида транспорта. Определены пункты, из которых теоретически могут осуществляться вылеты для подвоза потенциальных пассажиров к железнодорожным станциям, тем самым улучшая связность всей транспортной системы РФ.
Предлагается подход к численному моделированию переходных и установившихся режимов в работе импульсных преобразователей напряжения постоянного тока, учитывающий разрывные особенности в формулировке описывающих рассматриваемую проблему дифференциальных уравнений. Алгоритм численного решения поставленной задачи основан на методе численного интегрирования с применением неявной схемы Эйлера. В качестве примера представлены результаты расчётов, касающиеся переходного и установившегося режимов в работе принятого к рассмотрению понижающего преобразователя напряжения постоянного тока.
В работе демонстрируется решения инженерно - технической задачи - синтез регулятора для нелинейной САУ при полиномиальной аппроксимации нелинейной характеристики. Объектом исследования является маломощная потенциометрическая следящая система с нелинейным и импульсным элементами в своем составе. В качестве математического аппарата используется обобщенный метод Галеркина.
Разработка системы автоматического управления любым достаточно сложным техническим объектом представляет собой длительный многоплановый процесс, одним из основных этапов является построение адекватной математической модели объекта управления. Выбор математической модели объекта так или иначе связан с идеализацией его математического описания, которая предполагает выделение главных закономерностей в поведении объекта и пренебрежение второстепенными связями и эффектами, с учетом ожидаемых условий его физики функционирования в реальной системе. Если в системе регулирования нагревом стержня в печи, реализовать переход от, присущим системам с распределенными параметрами, дифференциальных уравнений в частных производных, к обыкновенными дифференциальным уравнениям, то наиболее целесообразно рассматривать систему как линейную систему с запаздывающим аргументом.
Следует отметить, что такая процедура является весьма полезной, поскольку алгоритмы для эффективного решения обыкновенных дифференциальных уравнений разработаны значительно лучше, по сравнению с алгоритмами прямого решения дифференциальных уравнений в частных производных.
В работе представлена возможная реализация перехода от дифференциальных уравнений в частных производных к обыкновенным дифференциальным уравнениям для решения задачи параметрического синтеза систем автоматического управления с распределенными параметрами. В качестве математического аппарата используется метод разделения переменных (Фурье), а также получение матриц пространства состояний с целью получения передаточной функции системы автоматического управления с распределенными параметрами.
Рассматривается механическая система, состоящая из двух пластин взаимодействующих друг с другом через слой вязкой сжимаемой жидкости, в которой поддерживается постоянное давление, в результате чего верхняя абсолютно жесткая пластина совершает вертикальные колебания. Нижняя пластина представляет собой упругий трехслойный статор. В данной статье проведено математическое моделирование для данной системы и найдено выражение для амплитудно-частотной характеристики, дальнейшее исследование которой позволит выявить и исключить резонансные явления в конструкциях подобного типа.
Состояния Белла являются фундаментальными элементами квантовых вычислений и квантовой информации. В статье представлено исследование моделирования состояний Белла на основе квантовых алгоритмов с использованием различных квантовых гейтов (вентилей), алгоритмов инициализации и измерения. Предложенные алгоритмы повышают производительность, эффективность и точность программных реализаций квантовых симуляторов и помогают понять квантовые решения сложных проблем. Алгоритмы симуляции и манипуляции состояниями Белла могут быть использованы в различных приложениях.
Использование фотоэлектрических преобразователей для авиационной и космической промышленности является очень важной задачей. В частности, на комических аппаратах и станциях это основной источник электрической энергии. При этом при работе полупроводниковых фотоэлементов постоянно возникают какие-нибудь недостатки, авторы данной работы предлагают некоторые решения этой проблемы. Например, перегрев фотопреобразователей приводит к падению их КПД и снижению энергетических характеристик. Для решения этой задачи авторами был предложен интересный способ уменьшения таких последствий. В работе были проведены теоретические и экспериментальные исследования, проведены необходимы расчеты и сделаны качественные предложения. В данном исследовании проанализировано влияние пассивного охлаждения на эффективность фотогальванических элементов на основе кремния. Фотоэлектрический элемент (ФЭ) подвергался отводу тепла за счет использования алюминиевого радиатора. Определение размеров радиатора основано на результатах анализа стационарного теплообмена. Экспериментальные исследования проводились при различных температурах окружающей среды и уровнях освещенности вплоть до одного солнца с использованием имитатора солнца. Основываясь на эмпирических данных, полученных в результате применения этой методологии охлаждения, эффективность фотогальванического элемента в преобразовании световой энергии в электрическую значительно повышается. Эффективность фотоэлемента увеличивается на 20% при воздействии излучения интенсивностью 800 Вт/м2. Наиболее значительное снижение температуры отмечается при уровне освещенности 600 Вт/м2. Фотогальванические элементы, как с ребрами, так и без них, демонстрируют улучшенные характеристики при более низких температурах окружающей среды. Проведенные исследования позволяют обеспечить качественную генерацию электрической энергии и снижают зависимость работы солнечных батарей от температуры, что значительно повышает энергетические характеристики энергостанции и обеспечивает надежную генерацию электрической энергии. Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в этой работе, позволяют продолжить разработки солнечных установок и значительно могут расширить научные данные о режимах работы фотоэлектрических станций как наземного, так и космического базирования. Эти данные необходимы как для обеспечения надёжной работы авиационно-космической техники, так и для работы наземных энергетических комплексов.
Рассмотрено применение аппарата искусственных нейронных сетей в задаче обнаружения и разрешения сигналов цели и уводящей помехи. Показано, что данную задачу в контексте машинного обучения можно свести к задаче обработки временных последовательностей. Приведены результаты обучения и сопоставительного анализа ряда соответствующих нейросетевых архитектур.
Произведена практическая оценка степени влияния шумовых характеристик ВОЛС, в основе которой лежит модуляция лазерного излучения посредством электроабсорбции, на качество сигнала системы синхронизации, сопоставление расчетных и измеренных шумовой и передаточной характеристик системы синхронизации, построенной на основе ВОЛС для радиоинтерферометра. Расчетное значение коэффициента передачи и шума для системы, с учетом применяемых усилителей, составило не более 16 дБ и не менее 24 дБ соответственно. По результатам измерений коэффициент передачи составил величину от 13 до минус 3 дБ, а коэффициент шума - не менее 30 дБ, полученные расхождения обусловлены нелинейностью электрооптического преобразования посредством электроабсорбции и нелинейностью фотодиода. Измерен вносимый фазовый шум системы синхронизации на частотах 1, 5 и 10 ГГц. Определена величина вносимой фазовой ошибки волоконно-оптической линии связи, которая составила: для 1 и 5 ГГц - не более 0,056 градуса, а для 10 ГГц - не более 0,176 градуса.