Научный архив: статьи

Аппроксимация передаточной функции звена чистого запаздывания с помощью минимально-фазовых звеньев представляет существенный теоретический интерес и также может быть полезным в практическом плане. Смысл такой аппроксимации состоит в отыскании возможностей применения хорошо развитого и продолжающего развиваться инструментария аналитических методов синтеза регуляторов к задачам управления объектами, содержащими в своей математической модели звенья чистого запаздывания. Разумеется, аппроксимация всегда неточна, но вопрос обеспечения достаточной точности всегда может быть решён путем использования модели более высокого порядка, коль скоро с ростом порядка модели уменьшается погрешность аппроксимации. Как правило, в литературе обсуждают модели аппроксимаций Тейлора и Паде, отдавая явное предпочтение модели Паде. Против этой модели можно выдвинуть такие возражения, как наличие существенного по величине отклика на выходе такой модели в момент поступления на её вход входного сигнала, что явно не соответствует реальному звену запаздывания ни в коей мере. Кроме того, отклик такой модели на ступенчатый скачок содержит большое количество колебаний в обратном направлении, чего также нет в отклике звена запаздывания. Данная статья ставит целью найти лучшую аппроксимацию в классе фильтров низкой частоты. В литературе найдено определение полиномов, получаемых методом численной оптимизации задачи отыскания наилучшего отклика при условии, что старший и младший коэффициенты этих полиномов равны единице. Эти полиномы, получившие название полиномов Чегорского, могут быть после некоторого масштабного преобразования в частотной области использованы для создания нового ряда полиномов, которые целесообразно использовать в знаменателе передаточной функции искомых фильтров, поскольку получаемые таким образом фильтры наилучшим образом отвечают поставленной задаче. Ранее эти полиномы были рассчитаны до 12 порядка включительно, расчетов для более высоких порядков в литературе нет. Причиной этому могли быть технические трудности решения задачи многопараметрической оптимизации, либо недостаточный интерес к полиномам высших порядков, поскольку о таком их применении не было известно. Данная статья решает задачу отыскания указанных полиномов до 26 порядка включительно, что даёт инструментарий для аппроксимации звена чистого запаздывания фильтрами низких частот со всеми положительными коэффициентами.

Статья рассматривает использование цифрового двойника в химии, представляющего собой виртуальное отображение реальной химической системы, а также методику его создания и применения. Проиллюстрирована сложность моделирования молекулярных систем и обоснована необходимость автоматизации этого процесса. Проведен анализ процесса возникновения молекулярных связей, и на его основе разработаны критерии составления продукционных правил, применяемых при моделировании сложных молекулярных систем. Показаны специфика составления и добавления продукционных правил в базу данных, а также особенности их использования в процессе моделирования. Кроме того, описаны программные алгоритмы формирования модели сложной молекулярной системы. Выполнена оценка эффективности автоматизированной системы в сравнении с ручной обработкой данных. Полученные результаты могут быть использованы специалистами в области химии, биологии и др.

A recurrent formula for estimating an impedance of the cathode catalyst layer with fast oxygen transport in a polymer electrolyte fuel cell is derived. The catalyst layer is divided into N sub-layers and application of the charge conservation law enables to obtain the nonlinear recurrent relation Zn = f(Zn-1), where Zn is the accumulated impedance of all sub-layers up to the n-th one. Numerical solution of this relation gives the total impedance of the catalyst layer with taking into account variation of the static overpotential of the oxygen reduction reaction along the depth of this layer. The model is simple, robust and two orders of magnitude faster than the standard model based on numerical solution of the differential equation.

The paper covers an intelligent support system that allows to describe and construct solutions to various scientific problems. In this study, in particular, we consider geophysical problems. This system is being developed at the Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of the Russian Academy of Sciences (ICMMG SB RAS) and Institute of Informatics System of the Russian Academy of Sciences (IIS SB RAS). The system contains a knowledge base, the core of which is a set of several interconnected ontologies such as the ontology of supercomputer architectures, the ontology of algorithms and methods. Ontology can be viewed as a set of concepts and how those concepts are linked. As the result, the authors present an ontological description of two geophysical problems via the means of the intelligent support system: 1) the seismic wavefield simulation and 2) the reconstruction of a seismic image through pre-stack time or depth migration. For a better visual understanding of the system described and the results obtained, the paper also contains several schematic diagrams and images.

Выполнено сценарное моделирование накопления америция и плутония-241 в модели двухкомпонентной ядерной энергетики России с тепловыми (ВВЭР) и быстрыми (БН) реакторами. При этом процесс переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) моделировался в двух вариантах: как приоритетная переработка ОЯТ реакторов ВВЭР или ОЯТ реакторов БН. Помимо накопления америция в системе без выжигания исследовалось накопление этого актинида с учетом его гомогенного выжигания в МОКС-топливе быстрых реакторов на уровне его равновесного содержания ~ 1%. Показано, что приоритетная переработка ОЯТ ВВЭР позволяет уменьшить накопление америция к концу века на ~8 тонн, при этом эффект достигается тем, что используется свежевыделенный плутоний с малой выдержкой, тем самым в быстром реакторе приоритетно уничтожается источник америция без непосредственного обращения с ним. Гомогенная добавка америция в топливо быстрых реакторов типа БН-1200 на уровне ~ 1% позволяет к 2070 г. остановить накопление америция в двухкомпонентной системе, стабилизировав его на уровне ~ 40 тонн в сценарии с приоритетной переработкой ОЯТ ВВЭР и ~ 50 тонн в сценарии с приоритетной переработкой ОЯТ БН.

Рассмотрены проблемы управления в организационных системах взаимодействия субъектов промышленного предпринимательства. Совершенствование таких систем расширяет возможности для интенсификации и повышения экономической эффективности промышленного предпринимательства. Предпринимательская активность в ключевых отраслях промышленности в значительной степени влияет на уровень и темпы развития национальной экономики и страны в целом. От взвешенной стратегии, учитывающей максимальное число аспектов эволюции предпринимательства, зависят особенности существования и развития общества. В результате исследования на примере нефтегазохимического комплекса описаны различные аспекты моделирования управления в организационных системах взаимодействия субъектов промышленного предпринимательства. Разработана модель формирования и развития организационной системы взаимодействия субъектов предпринимательства в нефтегазохимическом комплексе. Описаны структура и инструментарий управления взаимодействиями в такой организационной системе. Определены факторы, определяющие прочность отношений между субъектами предпринимательства в нефтегазохимическом комплексе. Приведены конкретные показатели прочности отношений между субъектами предпринимательства в отрасли. Разработан подход к оценке эффективности управления в организационных системах взаимодействия отраслевых субъектов предпринимательства. Использование приведенных в работе причинно-следственных связей должно способствовать ускорению устойчивого развития промышленности.

Статья посвящена исследованию институционализации политической мифологии в новых государствах на постсоветском пространстве (Украина, республики Прибалтики, Молдова и др.), которая оправдывает и обосновывает политический порядок в данных политиях. Цель статьи - представить мотивацию политических режимов во внедрении в общественное сознание сконструированных мифов. Актуальность исследования состоит в представлении в научном дискурсе сущности и практик политической мифологии. Научная новизна состоит в выявлении особенностей и масштаба внедрение политических мифов в ряде государств постсоветского пространства. В ходе исследование выявлено, что становление новых государств на постсоветском пространстве происходит крайне болезненно во многом потому, что у части данных политий не было традиций своей государственности. Сделан вывод о том, что политическая мифология (при отсутствии конкуренции на интерпретацию истории) помогает новым политиям укрепить состоятельность новым государствам, обеспечить стабильность и устойчивость их политических систем.

Методом Particle Image Velocimetry (PIV) с высокими пространственным и временным разрешениями исследовано формирование и эволюция течения в воде с проводимостью 5 мкСм/см вблизи электрода под действием импульса напряжения микросекундной длительности. Движение воды на ранних временах после подачи импульса (от 2 мкс) происходит от поверхности иглы. Тонкая струя у кромки цилиндра, направленная по диагонали от поверхности, появляется около 64 мкс. Вовлечение в нее жидкости из-под торца, приводит к развороту течения и формированию одного из нескольких сопутствующих струе вихрей. Результаты моделирования согласуются с наблюдаемой картиной течения и позволяют сделать выводы о распределении силы, действующей со стороны электрического поля, и результирующего давления в жидкости. Наличие области, в которой вектор силы меняет направление, приводит к смещению струи от своего первоначального направления в сторону под торец. Рассчитанные размеры и положение вихря с разумной точностью совпадают с зафиксированными в эксперименте.

Биореактор статической мини-модели искусственного желудочно-кишечного тракта рыбы обеспечит моделирование процессов в ЖКТ промышленно выращиваемых рыб (карповых, форелевых, осетровых). Исследования проведены с целью изучения термодинамических процессов, происходящих в биореакторе, и возможности применения термоэлектри-ческого преобразователя TEC1-12706 в системе контроля температуры биореактора. Температура в биореакторе объемом до 200 мл должна варьироваться от 45 до 14℃, точность поддержания температуры – 0,1℃. Как результат, была получена математическая модель с корректировкой по идентифицированным параметрам системы, что позволяет оценить термодинамические процессы в биореакторе, подобрать аппаратное оснащение и создать его общую математическую модель. Идентификация параметров элемента Пельтье осуществлялась с помощью макета-прототипа, измеряющего температуру холодной стороны преобразователя, горячего радиатора, окружающей среды, температуру жидкости в реакторе и потребляемый ток. Функционирование реальной системы происходило при внешней температуре 28,31°C, все физические накопители находились в температурном равновесии и в одинаковых начальных условиях. Сравнение температурных изменений в реальной системе и полученной нами математической модели в результате идентифика-ции параметров элемента Пельтье показало, что соответствие значений было не идеальным, но характер изменения температур был идентичным. Сделаны следующие выводы: в математической модели необходимо учитывать дополнительные накопители и потоки, описывающие неидеальные условия экспериментальных данных: например, тепловое отражение рабочей поверхности стола и частичное отражение воздушных потоков. Для снижения температуры заполненного биореактора на 2…3℃ достаточно 1/3 от максимальной мощности преобразователя. Таким образом, термоэлектрический преобразователь TEC1-12706 может применяться в системе in vitro моделирования желудочно-кишечного тракта рыб.

В статье акцентируется внимание на неоднозначность и противоречивость научных положений о понимании моделирования в криминалистике. В целях выявления причин разночтений в криминалистических работах данные вопросы рассмотрены с позиции исследования степени их научной проработанности и согласованности на общетеорети-ческом уровне. Установлено, что термин «моделирование» и его виды используются в полисемантическом значении, различное смысловое значение придается также термину «модель» и ее разновидностям, что во многом и предопределяет ситуацию применения данных терминов в различных интерпретациях, в частности в криминалистике. Указаны отличия моделирования как метода и деятельности по построению модели. Отмечается необходимость более углубленного исследования данной проблематики в целях выработки единообразного подхода к изложению научного материала. В криминали-стических работах во избежание дискуссий рекомендуется уточнять общетеоретические аспекты понимания моделирования, моделей и их разновидностей, взятых за основу в исследовании и используемых при формировании теоретико-прикладных положений по решению криминалистических задач.

Одним из распространенных видов аварий в сетях среднего напряжения, в которых нейтраль питающего трансформатора изолирована, является двойное замыкание на землю (ДЗЗ). В этом режиме ток в поврежденных фазах увеличивается, а напряжение в исправном проводе относительно грунта достигает линейного значения. В отличии от двухфазного короткого замыкания (КЗ) величина тока ДЗЗ не всегда приводит к срабатыванию релейной защиты. Поэтому становится актуальной задача разработки методов и средств для идентификации ДЗЗ и поиска мест их возникновения. В современных условиях ее решение должно осуществляться на основе компьютерных технологий, что требует разработки адекватных моделей для определения режимов ДЗЗ. Анализ отечественных и зарубежных публикаций показывает, что многие важные аспекты ДЗЗ детально рассмотрены. Однако процессы ДЗЗ в технологических ЛЭП железнодорожного транспорта, находящихся в зонах повышенного электромагнитного влияния тяговых сетей, остаются не изученными. Эффективный подход к решению этой задачи может быть основан на применении методов моделирования режимов электрических систем, разработанных в ИрГУПСе. Использование такого подхода позволяет получать точные и достоверные данные при расчете ДЗЗ в системах электроснабжения железных дорог. В статье представлены результаты исследований, направленных на создание моделей для определения режимов ДЗЗ в линиях 6 и 10 кВ, питающих стационарные объекты железных дорог и подверженных электромагнитному воздействию тяговой сети.

Проведено исследование поведения частотных зависимостей комплексных значений диэлектрической проницаемости эластомеров на основе многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) от их частоты и концентрации. Показано, что увеличение концентрации МУНТ приводит к монотонному росту действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости. С использованием программного пакета CST STUDIO SUITE проведено моделирование влияния технологического зазора на электромагнитную герметизацию блока высокочастотной аппаратуры. Показана возможность применения синтезированных материалов для обеспечения электромагнитной герметизации в СВЧ диапазоне частот. Авторы выражают благодарность В. Л. Кузнецову и С.И. Мосеенкову за предоставленные материалы. Измерение электромагнитных характеристик образцов выполнено на оборудовании ЦКП «Центр радиоизмерений ТГУ». Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.