Ученые записки УлГУ. Серия "Математика и информационные технологии"
№1, 2019 год, дата выпуска: июнь 2019 года
Аникин А.А., Евсеев А.Н., Хворостяной К.А. / Anikin А.А., Evseev А.N., Hvorostyanoj К.А., e-mail: evseev.evan@yandex.ru
Модернизация фюзеляжной клепальной системы GEMCOR G2000 с целью повышения качества разделки отверстий в панелях фюзеляжа самолета
Аннотация. Предложен проект модернизации фюзеляжной клёпальной системы Gemcor G2000. Представлен сравнительный анализ процессов клёпки панелей фюзеляжа самолёта на полуавтоматическом прессе КП-504 и на модернизированном автоматическом прессе Gemcor G2000.
Ключевые слова: клепка, фюзеляж, отверстия, автоматизация.
Modernization of the GEMCOR G2000 fuselage riveting system in order to improve the quality of cutting holes in the aircraft fuselage panels
Abstract. A project for the modernization of the Gemcor G2000 fuselage riveting system has been proposed. A comparative analysis of the riveting processes of the aircraft fuselage panels on a semi-automatic press KP-504 and on a modernized automatic press Gemcor G2000 is presented.
Keywords: riveting, fuselage, holes, automation.
* * *
Бобров К.А., Чекал Е.Г., Чичев А.А. / Bobrov K.A., Chekal E.G., Chichev A.А., e-mail: checal@mail.ru
Кластеризация динамических объектов наблюдения
Аннотация. Описывается модификация компоненты Кластеризатор при кластеризации динамических объектов наблюдения, описанной авторами ранее. Данная модификация снижает трудоемкость Кластеризатора.
Ключевые слова: кластеризация динамических объектов.
Clustering of dynamic objects monitoring
Abstract. This paper describes the modification of the Clustering component in the clustering of dynamic objects of observation, described by the authors earlier. This modification reduces the complexity of the Clustering.
Keywords: сlustering of dynamic objects.
* * *
Бутов А.А., Коваленко А.А., Самохвалов М.В. / Butov A.A., Kovalenko A.A., Samokhvalov M.V., e-mail: anako09@mail.ru
Компьютерное моделирование дискретных многостадийных процессов разрушения и выполнения операций в стохастических продуктивных системах
Аннотация. Рассматривается метод моделирования стохастических продуктивных систем в случайной среде на основе математического описания в мартингальных терминах. Показано, что метод соответствует, как задачам анализа процессов разрушения, так и выполнения операций в стохастических продуктивных системах. Показаны способы построения имитационных компьютерных моделей.
Ключевые слова: математическое моделирование, имитационное моделирование, алгоритм, стохастическая продуктивная система, выполнение операций, мартингал, процесс размножения и гибели, случайное блуждание, компенсатор, интенсивность.
Computer simulation of discrete multistage destruction processes and operations in stochastic productive systems
Abstract. In the paper, the method of modeling stochastic productive systems in a random environment based on a mathematical description in martingale terms is considered. It is shown that the method is consistent with both the tasks of analyzing the processes of destruction and the performance of operations in stochastic productive systems. A method for constructing simulation computer models is shown.
Keywords: mathematical modeling, simulation, algorithm, stochastic productive system, performance of operations, martingale, birth and death process, random walk, compensator, intensity.
* * *
Галицков П.И., Гисметулин А.Р. / Galitskov P.I., Gismetulin A.R., e-mail: gismetulinar@yandex.ru
Оптимизация режимов резания операцией фрезерования на основании данных инженерных расчётов в системе Ansys
Аннотация. В статье представлены результаты моделирования процесса торцового фрезерования с применением концевой фрезы. Оценка пластических деформаций детали на различных режимах обработки деталей.
Рассмотрены модели статики процесса фрезерования в двухмерной и трехмерной постановке задач на основе конечно-элементного анализа взаимодействия инструмента и обрабатываемой заготовки с использованием возможностей программного комплекса Ansys. В качестве инструмента была выбрана концевая фреза диаметром 5 мм из быстрорежущей стали, а заготовкой является тонкостенная деталь из Д16.
Полученные результаты численного моделирования используются для определения оптимальных режимов обработки по критерию максимально допустимых значений деформаций детали и режущего инструмента. Режимы резания используются в процессе подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Приводится таблица зависимости сил резания от изменяемых режимов резания.
Ключевые слова: концевое фрезерование, моделирование, конечно-элементный анализ, силы резания, Ansys, деформации резания, тонкостенные детали.
Optimization of cutting modes with milling operation on engineering calculation in Ansys system
Abstract. The paper presents simulation results of modeling the cylindrical milling with application of end-milling cutter. Evaluating of plastic deformation of a detail on various processing modes of details.
The static models of milling process were considered in 3D model based on the finite-element analysis. Modeling was created by using Ansys. As a tool, end-milling cutter with a diameter of 5 mm was selected from high-speed steel. The workpiece is a thin-walled detail made of aluminum D16.
Computational finish milling simulation results are used for determination of optimum mode for processing. The criterion is the maximum number of deformations values of a detail and cutting tool. The cutting models are used in a preparation process of developing control software for CNC-based mills. There is a table with cutting force dependence on cutting modes.
Keywords: end milling, cutting force, deformations, modeling, finite-element analysis, Ansys, thin-walled detail.
* * *
Гисметулин А.Р., Емелин Д.В./ Gismetulin A.R., Emelin D.V., e-mail: gismetulinar@yandex.ru
Повышение эффективности подготовки управляющих программ с помощью применения программных модулей, созданных с помощью библиотеки NX Open
Аннотация. Предложена логическая и компонентная архитектура единой информационной системы для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Разработаны база данных режущего инструмента и программный модуль для управления базой данных, сборки и создания инструментальной наладки в САПР Siemens NX. Внедрение системы позволит упростить действия инженеров-технологов по внесению параметров режущего инструмента при создании управляющих программ, а также исключает ошибки при вводе параметров режущего инструмента.
Ключевые слова: технологическая подготовка производства, САПР, база данных режущего инструмента.
Improving the efficiency of NC programming by means of application of modules created with NX Open library
Abstract. The paper proposes a logical and component architecture of a single information system for NC programming. A database of cutting tools is built and a software module is developed for database management, assembling and building of the instrumental assembly in Siemens NX. The introduction of the system will simplify the actions of NC programming engineers to enter the parameters of the cutting tool when NC programming, as well as eliminate errors when entering the parameters of the cutting tool.
Keywords: NC programming, Computer-aided manufacturing, a database of cutting tools.
* * *
Калинова А.Л. / Kalinova А.L., e-mail: kozlova3256@mail.ru
Аэродинамический расчет внешнего обтекания передней части фюзеляжа самолета
Аннотация. В статье представлен аэродинамический расчет передней части фюзеляжа самолета в программном комплексе Ansys. Целью расчета является определение влияния сбрасываемого системой автоматического регулирования давления самолета воздуха на восприятие давления многофункциональными измерителями воздушных давлений (МИВД, измерение полного и статического давления) и плиточным приемником статического давления (ПСД).
Ключевые слова: аэродинамический расчет, система автоматического регулирования давления, приемник статического давления, многофункциональный измеритель воздушных давлений, скорость полета, высота полета.
Aerodynamic calculation of the external flow around the front of the aircraft fuselage
Abstract. The article presents an aerodynamic calculation of the front part of the aircraft fuselage using Ansys software. The purpose of the calculation is to determine the effect of the air pressure discharged by the Environmental Control System of the aircraft for the perception of pressure by multifunctional air pressure measurement unit and a static pressure receiver (PSD).
Keywords: aerodynamic calculation, Environmental Control System, static pressure receiver, multifunctional air pressure measurement unit, flight speed, flight altitude.
* * *
Коваленко А.А. / Kovalenko A.A., e-mail: anako09@mail.ru
Несовместность двух классов математических моделей стохастических продуктивных систем
Аннотация. В работе рассматриваются модели процессов разрушения двух типов. Разрушение, соответствующее теориям программируемого старения и смерти, рассматривается с функцией распределения моментов разрушения, имеющей конечный носитель. Разрушение с функцией распределения с бесконечным носителем соответствует известному распределению Гомпертца, его аналогам и обобщениям. Сформулирована и доказана теорема о несовместности моделей для процессов выполнения операций в случайной среде в случае невырожденной гладкой плотности. Рассматриваются применения для анализа продуктивных систем.
Ключевые слова: математическое моделирование, продуктивная система, точно-в-срок, старение, разрушение, мартингал, интенсивность.
Destruction and productive systems: the incompatibility of the two types of models of the processes of birth and death
Abstract. In the paper the models of the processes of destruction two types are considered. It is assumed that the destruction associated with the theories of programmed aging and death has the finite support of the function of the distribution of times of death. Destruction with the distribution function with infinite support corresponds to the well-known Gompertz distribution, its analogues and generalizations. A theorem on the incompatibility of models for the processes of performing operations in a random environment in the case of nondegenerate smooth density is formulated and proved. Applications for analyzing productive systems are considered.
Keywords: mathematical modeling, destruction, productive system, just-in-time, aging, martingale, intensity, compensator.
* * *
Кожевников В.В., Леонтьев М.Ю., Приходько В.В., Сергеев В.А., Языкова Е.С./ Kozhevnikov V.V., Leontyev M.Yu., Prikhodko V.V., Sergeev V.A., Yazykova E.S., e-mail: vvk28061955@mail.ru
Прогнозирование решений на основе математической модели когнитивных цифровых автоматов
Аннотация. Предлагается подход к решению проблемы прогнозирования решений на основе математической модели когнитивных цифровых автоматов (КЦА). Особое преимущество предлагаемой математической модели КЦА заключается в том, что процедура обучения может выполняться на ограниченном (минимальном) множестве обучающих наборов. Прогнозирование, или генерация решений, в свою очередь, выполняется на основе, полученной в процессе обучения математической модели КЦА. Математическая модель КЦА апробирована на примере моделирования n-разрядного параллельного сумматора. В результате обучения на ограниченном (минимальном) множестве обучающих наборов была сформирована математическая модель n-разрядного параллельного сумматора, которая позволила с заданной точностью воспроизводить все множество наборов таблицы истинности n-разрядного параллельного сумматора.
Ключевые слова: когнитивный цифровой автомат, прогнозирование, сети Петри, уравнение состояний, математическое моделирование, синтез, генерация, анализ, логика.
Prediction of solutions on the basis of the mathematical model of Cognitive Digital Automata
Abstract. An approach to the problem prediction of solutions on the basis of the mathematical model of cognitive digital automata (CDA) is proposed. A particular advantage of the proposed mathematical model of CDA is that the training procedure can be performed on a limited (minimal) number of training sets. Prediction or generation of solutions, in its turn, is performed on the basis of the mathematical model of CDA obtained in the process of training. The mathematical model of CDA was tested on an example of modeling an n-bit parallel adder. As a result of training on a limited (minimal) number of training sets, the mathematical model of n-bit parallel adder was formed, which made it possible to reproduce the entire set of the truth table of the n-bit parallel adder with a specified accuracy.
Keywords: cognitive digital automata, prediction, Petri nets, state equation, mathematical modeling, synthesis, generation, analysis, logic.
* * *
Кувшинова А.Н. / Kuvshinova A.N., e-mail: KUVANulspu@yandex.ru
Анализ дискретной линейной стохастической модели конвективно-диффузионного переноса
Аннотация. Работа посвящена анализу наблюдаемости и управляемости математической модели конвективно-диффузионного переноса, построенной в виде дискретной линейной стохастической системы в пространстве состояний. Модель построена на основе конечно-разностной схемы из пяти узлов. В работе решена задача выбора минимального количества сенсоров, при котором модель сохраняет свойство полной наблюдаемости и управляемости. Решение основано на проверке критерия полной наблюдаемости и управляемости дискретной линейной инвариантной во времени системы. Показано, что для сохранения свойства полной наблюдаемости дискретной модели достаточно двух сенсоров.
Ключевые слова: дискретная линейная стохастическая система; модель конвективно-диффузионного переноса; наблюдаемость линейной динамической системы; матрица наблюдаемости; управляемость линейной динамической системы; матрица управляемости.
Analysis of discrete linear stochastic model of convection-diffusion transport
Abstract. The paper addresses an analysis of observability and controllability of the mathematical model of convection-diffusion transport, constructed in the form of a discrete linear state-space stochastic system. The model is constructed using a finite-difference scheme with five points. The paper resolves the problem of selecting the minimum number of sensors, in which the model retains the property of observability and controllability. The solution is based on the test of the criterion of full observability and controllability for a discrete linear time-invariant system. We have shown that two sensors are sufficient to preserve observability of the discrete model.
Keywords: discrete linear stochastic system; convection-diffusion transport model; observability of linear dynamical systems; observability matrix; controllability of linear dynamical systems; controllability matrix.
* * *
Москвичева М.Г. / Moskvicheva M.G., e-mail: fialka2010_87@mail.ru
Анализ методов исследования процессов с разладками
Аннотация. При исследовании процессов в технике, биологии часто встречаются процессы с изменяющимися в случайные моменты времени характеристиками, такие моменты принято называть моментами «разладки». Обнаружение наиболее быстрее (с определенным уровнем ложных тревог) и точнее позволяют в дальнейшем проводить управление наблюдениями в стохастических системах и управление подвижными объектами в условиях неполноты информации. Различные методы обнаружения разладок помогают определить, действительно ли процесс достиг статистически управляемого состояния на правильно заданном уровне или остается в этом состоянии, а затем поддерживать управление и высокую степень однородности важнейших характеристик продукции или услуги посредством непрерывной записи информации о качестве продукции в процессе производства. Использование различных методов обнаружения и их тщательный анализ ведут к лучшему пониманию и совершенствованию процессов. Согласно хронологии развития теории процессов с разладками в данной работе приводится краткий обзор существующих методов.
Ключевые слова: разладка, винеровский процесс, карты Шухарта, случайные процессы.
Analysis of research methods with change-point
Abstract. In the study of processes in technology, biology, there are often processes that change at random points in time, according to which such moments should be called “change-point” moments. Detection of the fastest (with a certain level of false tracks) and accurate access to it allows us to monitor stochastic systems and control moving objects in the conditions of incomplete information. Different methods of detecting change-point help determine whether a process has reached a statistically controlled state at a properly defined level or remains in this state, and then maintain control and a high degree of homogeneity of the most important characteristics of a product or service by continuously recording information about the quality of a product in the process. The use of various detection methods and their careful analysis lead to a better understanding and improvement of the processes. According to the chronology of the development of the theory of processes with chainge-point, this paper provides a brief overview of existing methods.
Keywords: dchange-point, Wiener process, Shewhart maps, random processes.
* * *
Рубцов М.А. / Rubtsov M.A., e-mail: mihanr1995@mail.ru
Повышение эффективности процесса охлаждения блока электронных плат авиаприбора на основе расчёта его стационарного температурного поля
Аннотация. Рассматривается процесс расчёта и оценки стационарного температурного поля блока печатных блат и способы повышения эффективности охлаждения блока за счёт различных конструктивных изменений с использованием программного продукта ANSYS Icepak.
Ключевые слова: блок печатных плат, печатная плата, стационарное температурное поле, охлаждение электроники.
Improving of efficiency of cooling process of the circuit boards based on the calculation of stationary temperature field
Abstract. The paper describes the process of calculating and evaluating the stationary temperature field of the circuit boards unit. Ways of increasing of efficiency of unit cooling are presented. Various changes of construction are used.
Keywords: circuit board, stationary temperature field, electronics cooling system.
* * *
Савинов Ю.Г., Исмаилова М.В., Рослов М.Э. / Savinov Yu.G., Ismailova M.V., Roslov M.E., e-mail: uras@aport.ru
Траекторные методы моделирования многофазных СМО
Аннотация. В работе развивается семимартингальный (траекторный) подход к описанию и моделированию многофазных СМО. Рассмотрены модели с блокировкой и задержкой заявок при многоэтапном обслуживании. Показан переход от математической модели к итерационным формулам, по которым проводится имитационное моделирование.
Ключевые слова: многоэтапное обслуживание, система массового обслуживания, семимартингальное описание, точечный процесс, компенсатор.
Trajectory methods for modeling multi-phase queuing systems
Abstract. A semimartingale (trajectory) approach to the description and modeling of multiphase queuing systems is developed. The models with blocking and delayed requests for multi-stage service are considered. The transition from the mathematical model to the iterative formulas, according to which the simulation modeling is carried out, is shown.
Keywords: multi-stage service, queuing system, semimartingale description, point process, compensator.
* * *
Савинов Ю.Г., Табакова Е.Д., Сафиуллов И.Д. / Savinov Yu.G., Tabakova E.D., Safiullov I.D., e-mail: uras@aport.ru
Оптимизация в СМО с нетерпеливыми заявками
Аннотация. В работе представлена оптимизация в математической модели многоканальной СМО с нетерпеливыми заявками, описанной в терминах точечных процессов. Показан переход от математической модели к итерационным формулам, по которым проводится имитационное моделирование.
Ключевые слова: система массового обслуживания, нетерпеливые заявки, оптимизация, семимартингальное описание, точечный процесс, компенсатор.
Optimization in the queuing system with impatient customers
Abstract. A semimartingale (trajectory) approach to the description and modeling of multiphase queuing systems is developed. The models with blocking and delayed requests for multi-stage service are considered. The transition from the mathematical model to the iterative formulas, according to which the simulation modeling is carried out, is shown.
Keywords: queuing system, impatient customers, optimization, semimartingale description, point process, compensator.
* * *
Санкин Н.Ю. / Sankin N.Yu., e-mail: sankin66@mail.ru
Автокорреляционные функции и среднеквадратичные отклонения выходного параметра электромеханической системы
Аннотация. Работа посвящена разработке способа расчета автокорреляционной функции и среднеквадратичного отклонения выходного параметра электромеханической системы, как с сосредоточенными, так и с распределенными параметрами, позволяющему строить, например, переходные процессы в электрической цепи в зависимости от напряжения, исследовать устойчивость работы электромеханических систем.
Ключевые слова: автокорреляционная функция, среднеквадратичное отклонение выходного параметра электромеханической системы, сложная электрическая цепь, математическое моделирование.
Autocorrelation functions and mean square deviations of the output parameter of the electromechanical system
Abstract. The work is devoted to the development of a method for calculating the autocorrelation function and the standard deviation of the output parameter of an electromechanical system, both with concentrated and distributed parameters, which allow constructing, for example, transient processes at any point of the electrical network under any nodal loads as a function of voltage, to investigate the stability of the operation of electromechanical systems in the presence of non-linear elements.
Keywords: autocorrelation function, standard deviation of the output parameter of the electromechanical system, complex electrical circuit, mathematical modeling.
* * *
Сулейманов И.Р. / Suleymanov I.R., e-mail: ilmazsuleimanov@yandex.ru
Повышение характеристик авиационного датчика давления на основе расчетов его динамики и прочности
Аннотация. Рассматриваются способы математического моделирования с целью повышения характеристик вибрационно-частотного датчика давления с минимизацией, либо с компенсацией влияния плотности измеряемой среды, и уменьшения влияния технологии электронно-лучевой сварки на прочностные характеристики и чувствительность датчика давления.
Ключевые слова: авиационные датчики давления, свободные и вынужденные колебания, Ansys Workbench.
Improving the performance of an aviation pressure sensor based on calculations of its dynamics and strength
Abstract. This paper discusses the methods of mathematical modeling in order to improve the characteristics of a vibration-frequency pressure sensor with minimization or compensation of the influence of the density of the medium being measured, and reduce the influence of electron-beam welding technology on the strength characteristics and sensitivity of a pressure sensor.
Keywords: aviation pressure sensors, free and forced oscillations, Ansys Workbench.
* * *
Хазымов Т.Р., Павлов П.Ю. / Khazymov T.R., Pavlov P.Yu., e-mail: forze_73@mail.ru
Оптимизация рамы стапеля с использованием программ инженерного анализа
Аннотация. Описывается оптимизация рамы стапеля, применяемой при сборке панелей отсека Ф-1 перспективного пассажирского самолета МС-21, с использованием метода конечных элементов линейного решателя ANSYS. Дана оценка прочностного запаса и выявлено местоположения и величины наибольших напряжений в конструкции.
Ключевые слова: ANSYS, прочностной расчет, метод конечных элементов, ферменные конструкции, линейное напряженно-деформированное состояние, расчет стапельных рам.
Optimization of a frame of a building berth using engineering analysis programs
Abstract. The optimization of a frame of a building berth used in assembling the panels of the F-1 compartment of the perspective MS-21 passenger aircraft is described using the ANSYS linear solver finite element method. An assessment of the strength margin is given and the locations and magnitudes of the highest stresses in the structure are revealed.
Keywords: ANSYS, strength analysis, finite element method, truss structures, linear stress-strain state, calculation of slip frames.
* * *
Цыганова Ю.В., Куренева Т.Н./ Tsyganova Yu.V., Kureneva T.N., e-mail: jvt.ulsu@gmail.com
К методу оптимальной дискретной фильтрации линейных динамических систем с мультипликативными помехами
Аннотация. В работе рассмотрен метод оптимальной дискретной фильтрации линейных динамических систем с мультипликативными помехами. Сформулирован алгоритм дискретной фильтрации и начальные условия для его запуска. Рассмотрен простой пример фильтрации скалярного сигнала. Проведено компьютерное моделирование на языке Matlab.
Ключевые слова: линейные динамические системы с мультипликативными помехами, оптимальная дискретная фильтрация, компьютерное моделирование.
To the method of optimal discrete filtering of linear dynamic systems with state-dependent noises
Abstract. The paper considers a method for optimal discrete filtering of linear dynamic systems with state-dependent noises. An algorithm for discrete filtering and its initial conditions have been formulated. We have considered a simple example of the scalar signal filtering. Computer simulation has been performed in Matlab.
Keywords: linear dynamic systems with state-dependent noises, optimal discrete filtering, computer modeling.
* * *