Научный архив: статьи

Представлена обобщённая кинематическая схема установки моторов квадрокоптера, описаны её основные преимущества. В соответствии со схемой разработана математическая модель кинематики квадрокоптера, выполнена реализация модели в программной среде MatLab. Представленные математические выражения используются для расчёта кинематических характеристик, таких, как значения тяги моторов и обратного воздействия моторов на корпус квадрокоптера. Сравнение полученных данных с экспериментальными характеристиками показало отклонение в 5% величины зависимости тяги от среднего значения напряжения на моторах и отклонение в 30% величины зависимости силы воздействия моторов на корпус от величины тяги.

Показана актуальность использования лазерного трекера в составе автоматизированного технологического комплекса для повышения точности перемещений промышленного робота-манипулятора в процессе инкрементального формообразования. Сформулированы требования к измерительной системе технологического комплекса. Построена математическая модель величины сигнала, регистрируемого с помощью лазерного трекера по результатам измерения перемещений робота-манипулятора. Описан алгоритм корректировки перемещений робота в процессе инкрементального формообразования в реальном времени.

Создание новых и совершенствование действующих машин и механизмов требует развития приводостроения и создания новых систем приводов, способных конкурировать с известными на сегодняшнее время схемотехническими решениями. В этих условиях создание комбинированных пневмомеханических приводов является важной научно-технической задачей. Целью настоящей работы является повышение быстродействия при заданной точности вспомогательных движений целевых механизмов технологических машин путём создания пневмомеханического привода с улучшенными энергетическими и динамическими характеристиками. Представлено техническое решение позиционного пневмомеханического привода исполнительных движений технологического оборудования, разработаны математическая и компьютерная модели. При этом используется метод решения дифференциального уравнения в программе SiminTech. В результате получена осциллограмма переходных процессов. Разработанные модели позволяют проводить динамический анализ пневмомеханических систем.

Представлена аналитическая модель гасителя пульсаций давления для трубопроводных систем обобщённой структуры, полученная с помощью метода четырёхполюсников. Данная модель получена в сосредоточенных и в распределённых параметрах. Учёт распределённости параметров проведён для центрального инерционного канала гасителя введением в аналитическую модель вместо матрицы инерционного сопротивления матрицы для распределённого элемента. В программе Ansys разработана конечно-элементная параметрическая модель двухкаскадного гасителя колебаний реактивного типа. Пульсационные процессы в гасителе смоделированы с помощью акустического анализа. По трём моделям проведён расчёт частотнозависимых коэффициентов матрицы передачи гасителя с помощью трёх численных экспериментов, в которых используется участок трубопроводной системы, для которого динамические характеристики известны заранее. Рассчитаны характеристические параметры двухкаскадного гасителя колебаний реактивного типа: волновые (характеристические) сопротивления на входе и на выходе и коэффициент собственного затухания. Расчёт проведён с использованием аналитических и конечно-элементных моделей. Разработан однокаскадный гаситель колебаний давления, с регулируемыми параметрами, позволяющий изменять сопротивления жиклёров и резонансных трубок, длину центрального канала и ёмкость расширительной полости. Для разработанного однокаскадного гасителя колебаний проведено сравнение собственных характеристик, рассчитанных по аналитической модели и по результатам экспериментальных исследований.

В статье разработана модель нативного спектра поглощения культуры красной морской водоросли Porphyridium purpureum. Математическая модель каждого пигмента представляет сумму кривых Гаусса. Для нивелирования светорассеяния спектры культуры фиксировались на спектрофотометре с интегрирующей сферой. Для верификации модели проводилась серия параллельных измерений концентрации фотосинтетических пигментов стандартными биохимическими методиками и методом кривых Гаусса. Показано, что предлагаемая модель с достаточной точностью позволяет определить концентрацию основных фотосинтетических пигментов культуры Porphyridium purpureum, не вмешиваясь в процессы ее роста.

Обоснование. Необходимость создания антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн систем спутниковой связи требует использования различных методик выбора структуры, определения и оптимизации параметров антенно-волноводных трактов.

Цель. Разработка математической модели антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн, построенного на основе способа «разделение по поляризации - разделение по частоте» с реализацией функции автосопровождения.

Методы. Математическую модель антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн, построенного на основе способа «разделение по поляризации-разделение по частоте», позволяет определить основные характеристики антенно-волноводных трактов и входящих устройств с функцией автосопровождения.

Результаты. Определены основные элементы математической модели многодиапазонного антенно-волноводного тракта, построенного на основе способа «разделение по поляризации - разделение по частоте».

Заключение. Предложена математическая модель, которая позволяет снизить требования к используемым вычислительным средствам при разработке антенно-волноводных трактов по объему оперативной памяти и быстродействию. Реализована возможность анализа и определения характеристик антенно-волноводных трактов при помощи математической модели. Приведены этапы определения параметров антенно-волноводных трактов на основе разработанной математической модели соответствующего варианта построения, а также теоретические и экспериментальные данные, подтверждающие корректность модели антенно-волноводных трактов.

Обоснование. Использование зеркально асимметричных химических соединений для легирования кварца позволяет создать метаматериал, который обладает свойством киральности. В подобной композиционной структуре возможно возникновение необычных эффектов при взаимодействии с оптической волной.

Цель. В данной работе проводится расчет прохождения и отражения линейно-поляризованной оптической волны через многослойную структуру, состоящую из двух легированных кварцевых стекол, разделенных двумя воздушными зазорами.

Методы. На основе гомогенной математической модели кирального метаматериала, учитывающей дисперсию диэлектрической проницаемости и параметра киральности на основе матричного метода, получена система линейных алгебраических уравнений для комплексных коэффициентов отражения и прохождения электромагнитной волны в линейной поляризации поляризации.

Результаты. Проведен анализ частотных и угловых характеристик модулей коэффициентов отражения и прохождения при различных значениях уровня легирования кварца. Теоретически предсказано, что на некоторых длинах волн большая часть падающей оптической энергии может быть сконцентрирована в воздушных зазорах многослойной структуры.

Заключение. Полученные в результате расчетов данные могут быть использованы при разработки планарных структур для частотно-селективной концентрации энергии видимого и инфракрасного спектра на основе кварцевых стекол, легированных киральными химическими соединениями.

В обзоре представлены существующие биологические и математические модели инфекционного процесса, вызванного вирусом Эпштейна–Барр (ВЭБ). Существование ВЭБ в организме хозяина можно представить циклом из 6 последовательных стадий, каждая из которых имеет свой независимый вариант иммунного регулирования. Описан феномен вирусовыделения в биологические жидкости, в частности, в слюну, смоделированный при помощи дифференциальных уравнений. Применение математического моделирования позволяет дополнить существующие знания о патогенезе инфекционного процесса, вызванного ВЭБ, а также определить пороговые уровни выделения вируса в нестерильных средах для диагностики активных форм инфекции.

Управляющими параметрами теплового процесса сварки полипропиленовых труб при температурах воздуха ниже нормативных являются продолжительность предварительного подогрева и охлаждения для выравнивания температур и размеры теплоизоляционной камеры. Предлагаются методики определения управляющих параметров из условия протекания теплового процесса при низких температурах по закономерности близкой динамике температурного поля при сварке в условиях допустимой температуры окружающего воздуха.

Представлена методика расчета вероятности потери конфиденциальности информации на защищенном вычислительном ресурсе, позволившая получить хорошую сходимость со статистикой уязвимостей корпоративных информационных систем. Для реализации методики используются математический аппарат цветных сетей Петри и метод статистических испытаний (Монте-Карло). Рассчитаны вероятности обеспечения конфиденциальности информации ресурса с криптографической защитой информации при MITM-атаке и пяти основных типах защит ресурса.

Введение. В статье рассмотрено использование методов математического моделирования при изучении влияния социальных факторов на наркотизацию подростков.

Цель исследования: создание математической модели, дающей оценку влияния основных социальных факторов на уровень наркотизации подростков на основе социально-демографической информации о семьях подростков.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 54 подростка в возрасте 13-17 лет из общеобразовательных школ Москвы и Московской области, ранее проходившие лечение от наркозависимости в стационарах и реабилитационных центрах, а по его завершению - амбулаторное лечение. Все подростки приняли участие в исследовании добровольно и дали письменное согласие на участие в нем. Для подростков до 15 лет были также получены согласия их родителей. Для исследований использовалась методика многофакторного эксперимента Д. А. Дегтярева в части обработки данных. В проведенном исследовании рассмотрена интерполяционная задача для психологии. Для ее решения проведено измерение функции отклика при фиксированных значениях факторов, другими словами, проведен опрос респондентов.

Результаты исследования. Было изучено влияние основных социальных факторов на наркотизацию подростков. Решение интерполяционной задачи осуществлялось в несколько этапов. Проведено анкетирование и обработка социально-демографической информации о респондентах, на основании которой построены аппроксимированные графические зависимости. Выбраны четыре социальных фактора: тип семьи, количество детей в семье, уровень образования родителей, возраст матери на момент исследования, а также возраст, в котором она родила первого ребенка. Подобраны функции для каждого фактора. Получена обобщенная математическая модель и произведена проверка всех факторов по критерию Фишера.

Заключение. Полученная математическая модель позволяет сделать прогноз уровня наркотизации в определенном населенном пункте или регионе. С ее помощью можно теоретически рассчитать ресурсы и целенаправленно вести работу с семьями и с подростками, для которых характерен высокий риск наркотизации.

Одной из актуальных задач логистики сегодня является задача прогнозирования загруженности складского помещения и выбора оптимальной емкости складского помещения. В настоящей статье поставлена и решена задача разработки и апробации модели динамики загрузки склада, позволяющей учесть вероятностные характеристики потоков поступления и оттока груза со склада. В качестве исследуемого параметра в модели рассмотрен один из показателей загрузки склада – объем складируемого груза, как функция времени. Объем складируемого груза в каждый момент времени зависит от объема накопленных ранее грузов, поступлений груза на склад и оттока (выдачи) груза со склада. Указанные зависимости положены в основу имитационной модели для оценки динамики объема загрузки склада. Потоки поступления и оттока грузов со склада моделируются в общем случае как нестационарные случайные процессы. Для реализации модели применяется метод статистического моделирования Монте-Карло. Требуемую емкость склада предлагается определять с использованием доверительной вероятности обработки всего объема поступающего груза. Проведены вычислительные эксперименты. Применение разработанного инструментария позволяет получить выборки возможных значений загрузки склада для каждого момента времени, оценить закон распределения возможных значений загрузки склада для каждого момента времени, получить точечные оценки параметров, оценить требуемую емкость склада.Одной из актуальных задач логистики сегодня является задача прогнозирования загруженности складского по-мещения и выбора оптимальной емкости складского помещения. В настоящей статье поставлена и решена задача разработки и апробации модели динамики загрузки склада, позволяющей учесть вероятностные характеристики потоков поступления и оттока груза со склада. В качестве исследуемого параметра в модели рассмотрен один из показателей загрузки склада – объем складируемого груза, как функция времени. Объем складируемого груза в каждый момент времени зависит от объема накопленных ранее грузов, поступлений груза на склад и оттока (выдачи) груза со склада. Указанные зависимости положены в основу имитационной модели для оценки динамики объема загрузки склада. Потоки поступления и оттока грузов со склада моделируются в общем случае как нестационарные случайные процессы. Для реализации модели применяется метод статистического моделирования Монте-Карло. Требуемую емкость склада предлагается определять с использованием доверительной вероятности обработки всего объема поступающего груза. Проведены вычислительные эксперименты. Применение разработанного инструментария позволяет получить выборки возможных значений загрузки склада для каждого момента времени, оценить закон распределения возможных значений загрузки склада для каждого момента времени, получить точечные оценки параметров, оценить требуемую емкость склада.