Комплексное использование древесного сырья, получение возобновляемых биоэнергоресурсов - это современный тренд лесной промышленности развитых стран. Производство щепы из лесосечных отходов - один из технологических элементов рационального, экономного природопользования в интересах повышения выхода полезного валового продукта с единицы лесной площади и снижения негативного экологического влияния лесозаготовок. В работе рассмотрен вопрос моделирования технологического процесса производства щепы из лесосечных отходов посредством применения мобильных рубительных машин. Актуальность имитационного моделирования объясняется существенными преимуществами, реализуемыми в современных графоаналитических пакетах программ, а также ограничениями, связанными с возможность и экономической целесообразностью натурного физического эксперимента с реальными машинами. В статье кратко приведена информация о работах других авторов в предметной области исследования. Имитационная модель работы мобильной рубительной машины разработана в среде имитационного моделирования AnyLogic. Имитационная модель является комбинированной агентно-дискретно-событийной моделью. В работе представлен алгоритм взаимодействия рубительной машины, транспортера щепы и предмета труда. Модель предусматривает возможность варьирования значительного числа факторов в интересах адаптации к конкретным лесоэксплуатационным и технологическим условиям. Применение разработанной имитационной модели позволяет провести программную симуляцию процесса очистки лесосеки от отходов в виде порубочных остатков посредством их переработки на щепу с последующим перемещением на склад хранения. Имитационный эксперимент позволяет оценить степень влияния различных факторов на целевые показатели производительности, загруженности и затрат на производство. Материалы работы могут использоваться для совершенствования технологий очистки лесосек, принятия решений при определении состава и сочетания технологического оборудования, необходимого для производства щепы на лесосеке.
Метод автоматизированного проектирования экзоскелета нижних конечностей с применением параметрического дизайна предназначен для создания медицинских экзоскелетов нижних конечностей под антропометрические параметры оператора, что позволяет снизить погрешность совмещения осей движения суставов экзоскелета и осей движения суставов оператора. Метод основывается на перестроении эталонной модели экзоскелета нижних конечностей под антропометрические данные оператора и включает в себя следующие проектные процедуры: процедуру снятия мерок с оператора, снятие изображения, полученного в результате 3D-сканирования, заполнение формы приложения, учитывающего эксплуатационные требования, вывод перестроенной модели экзоскелета и сопутствующей документации. Для определения элементной базы экзоскелета используется база данных электрорадиокомпонентов, подбираемых под эксплуатационные требования. Для построения каркаса, соответствующего антропометрическим данным, используется предварительно созданная эталонная модель экзоскелета нижних конечностей. Для апробации модели метод также включает в себя виртуальную симуляцию работы через наложение перестроенной модели экзоскелета на 3D-модель оператора, полученную в результате 3D-сканирования, с последующей проверкой анимации движений и совмещения коллизий моделей. Для проверки эффективности было произведено тестирование построения экзоскелетов под антропометрические данные пользователя ручным и автоматическим способами.
Экструзия является широко распространенным способом переработки материалов в различных отраслях промышленности. При этом конструкция шнека в значительной мере определяет качество экструдата и эффективность самого процесса его получения. В данной статье рассмотрены основные существующие перспективные подходы к определению оптимальных геометрических параметров шнеков. Предложена концепция системы автоматизированного проектирования, базирующаяся на использовании предварительно построенных параметризованных моделей шнеков. Их геометрия определяется переменными, которые могут варьироваться в широких пределах. Такой подход позволяет использовать прикладные программы аналитического определения важнейших геометрических характеристик шнека, обеспечивать быструю генерацию 3D-модели и проверку методом конечных элементов с одновременной оптимизацией параметров. Рассмотрено построение в Компас-3D параметризованной рабочей зоны шнека, включающей основной гребень переменного шага, барьерный гребень, а также зону основной и барьерной нарезки. Дана оценка основных методов построения сложных геометрических поверхностей в Компас-3D с точки зрения производительности моделирования. Предлагаемый метод может значительно увеличить скорость и улучшить точность проектирования шнеков экструдера, а также повысить качество и эффективность производственного процесса экструзии.
В статье описывается программная система, представляющая собой прикладное программное обеспечение для проектирования микрополосковых полоснопропускающих фильтров. В ее основе лежит программное обеспечение Ansoft HFSS, предназначенное для трехмерного электромагнитного моделирования СВЧ-структур. Система состоит из двух основных взаимосвязанных компонентов - программы для решения задачи анализа фильтра и программы для решения задачи синтеза многополюсника, заменяющего фильтр в процессе его проектирования. В работе приведено описание структуры программной системы и взаимосвязи ее отдельных компонентов. Использование программной системы проиллюстрировано на примере проектирования фильтра, состоящего из трех противонаправленных шпилечных резонаторов с металлизированными отверстиями в середине сгиба шпильки. Введение в середину резонатора короткозамкнутого отверстия позволяет почти в два раза расширить верхнюю полосу заграждения фильтра за счет перехода от простого полуволнового резонатора к совокупности двух четвертьволновых резонаторов. Для проектирования фильтра с отверстиями использована программная система, основанная на переходе от фильтра к многополюснику, состоящему из связанных друг с другом резонаторов. В результате спроектирован фильтр, обладающий требуемыми электрическими характеристиками. Описанная в статье программная система для проектирования данного фильтра подтвердила свою состоятельность и эффективность. Практическая значимость работы заключается в более чем двукратном расширении верхней полосы заграждения фильтра с металлизированными отверстиями по сравнению с аналогичным фильтром из простых шпилечных резонаторов без отверстий.
В настоящей статье рассматриваются аспекты применения методов машинного обучения к существующим способам моделирования поведения интеллектуальных агентов для обеспечения возможности агентам повысить показатели своей эффективности в моделях конкуренции. Практическая значимость исследования представлена разработкой подхода к моделированию поведения интеллектуальных агентов, за счет которого можно повысить эффективность их функционирования в таких сферах деятельности, как компьютерные игры, разработка беспилотных летательных аппаратов и поисковых роботов, изучение городской и транспортной мобильности, а также в прочих сложных системах. Проведен обзор существующих методов машинного обучения (обучение с подкреплением, глубокое обучение, Q-обучение) и способов моделирования поведения агентов (модель на правилах, конечно-автоматная модель поведения, деревья поведения). Выбрана наиболее подходящая к задаче комбинация метода обучения и модели поведения: деревья поведения и обучение с подкреплением. Средствами Unity реализована тестовая платформа, разработаны модели поведения четырех основных архетипов агентов, которые должны соревноваться в задаче сбора ресурсов в условиях ограниченного времени. Реализован обученный агент с помощью средств Unity ML и TensorFlow. На базе тестовой платформы проведена серия экспериментов в различных условиях: ограниченность, изобилие, среднее количество ресурсов. В рамках эксперимента тестировалась способность разработанной модели поведения интеллектуального агента выигрывать в условиях конкуренции с агентами, снабженными различными вариантами традиционных моделей поведения на базе деревьев поведения. Оценены работоспособность и преимущества использования разработанной модели поведения. Проанализированы результаты эксперимента, сделаны выводы относительно потенциала выбранной комбинации методов.
Рассмотрены подходы к моделированию многофазных потоков в нефтяном коллекторе при фиксировании рабочего давления на зонах перфорации активных скважин. Предложенный численный метод основан на неявном расчете давления и явном пересчете насыщенностей фаз в ячейках сетки на каждом временн´ом шаге. Представлено описание математической модели, общей вычислительной схемы, конечноэлементной аппроксимации поля давления. Для сохранения консервативности потоков смеси используется специальный метод балансировки, приводится его алгоритм. Проведены исследования на задаче сравнительного проекта SPE-10, для которой расчет потоков на зонах перфорации скважин при фиксированном давлении выполнялся с использованием двух подходов.
В статью включены результаты исследований влияния различных дозировок порошка шалфея лекарственного на показатели качества пшеничной муки высшего сорта, теста и выпеченного хлеба. Выявили незначительные изменения влажности образцов смесей, повышение титруемой кислотности, снижение массовой доли сырой клейковины при одновременном ее укреплении. Отметили высокие показатели внешнего вида готового хлеба всех опытных образцов, хорошее состояние мякиша, изменение цвета, вкуса и запаха при повышении дозировки порошка шалфея лекарственного от 0,25 до 2,5 % от массы муки. Физико-химические показатели качества пшеничного хлеба всех опытных вариантов регистрировались в пределах нормируемых значений стандарта. По результатам дегустационного анализа был выбран наилучшим образец, включающий 1,5 % порошка шалфея лекарственного от массы пшеничной муки. Выбранное изделие имело высокие микробиологические показатели в конце срока хранения. Предложено использовать порошок шалфея лекарственного в качестве фитоактивной добавки для улучшения показателей качества хлеба и придания ему функционального назначения.
Целью исследований являлась разработка методики моделирования и прогнозирования состояния оползня по результатам наблюдений, полученных в реальном режиме времени, с использованием автоматизированной системы мониторинга, включающей в себя геотехническое и геодезическое оборудование (поверхностные наклономеры, электриче-ские трехмерные трещиномеры, датчики давления грунта, инклинометры). Объект исследований – реальные данные результатов геотехнического мониторинга при проведении работ по строительству и реконструкции подпорных стенок на автомобильной дороге А‑147 Джубга – Сочи – граница с Республикой Абхазия, Краснодарский край, на участке км 195+310 – км 196+985. Традиционные методы изучения результатов мониторинга ограничиваются визуализацией наблюдений и расчетом описательных характеристик. Между тем наблюдения представляют собой временную последова-тельность, которая может быть рассмотрена с точки зрения теории стохастических временных рядов. Задача исследований заключалась в выявлении закономерностей развития оползневых процессов, чтобы актуализировать подход, опирающийся на данные. Полученные результаты анализа данных мониторинга оползневого склона позволяют сделать вывод о том, что наблюдения могут описываться моделями многомерных временных рядов (авторегрессии, скользящего среднего, авторегрессии скользящего среднего, авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего и векторной регрессии), которые могут использоваться для прогнозирования развития оползней и количественной оценки риска.
Компьютерное моделирование позволяет инженерам принимать обоснованные проектные решения за счет точной оценки тепловых характеристик объектов проектирования. Актуальным направлением научных исследований и разработок является реализация технологии цифровых двойников в процессе проектирования технических объектов. Для этого необходимо разрабатывать компьютерные модели, точность которых соответствует требованиям, предъявляемым к цифровым двойникам. Однако в научной литературе недостаточно широко представлены результаты исследований, направленных на реализацию технологии цифровых двойников в процессе проектирования. В основном рассматриваются общие вопросы, связанные с применением цифровых двойников в различных отраслях промышленности. Поэтому целью данного исследования явилась разработка цифровой модели и сравнительный анализ точности расчетов тепловых характеристик объекта проектирования.Материалы и методы. В качестве основного инструмента для проведения исследования выступает предложенная авторами методика разработки компьютерной модели тепловых характеристик для реализации технологии цифровых двойников. Численное решение реализовано путем построения тепловой модели для расчета температурного поля на основе метода конечных элементов в системе инженерного анализа «Ansys» от компании «Ansys Inc» (США). Для аналитического решения применяется разработанная на основе метода пространства состояний компьютерная модель тепловых характеристик, реализованная в модуле «Ansys Twin Builder». Модель пространства состояний приводится в соответствие с поведением исходной тепловой модели путем приближения передаточной функции к пошаговому отклику тепловой нагрузки с применением метода векторной аппроксимации во временной области. Верификация построенной аналитической модели выполнялась в системе инженерных расчетов «MATLAB» от компании «The MathWorks» (США). Исследования проводились для станка модели 400V производства предприятия ООО «НПО «Станкостроение» г. Стерлитамак (Россия).Результаты исследования. Разработана цифровая модель
Предложен вероятностный подход каскадно-иерархического типа для контроля состояния сложной технической аппаратуры при производстве с учетом видов контролируемых улов (программный, аппаратный и механический) и типов контроля: техническим средством и соответствующим уровнем квалификации персонала на основе полимоделирования. В отличие от детерминированного процесса контроля, когда последовательные испытания проводятся до получения некоторого исхода, предложенный подход позволил сформировать нестационарные правила оценивания вероятностей исходов процесса динамично, относительно меняющихся условий испытаний и среды. Применение меры Кульбака-Лейблера для оценивания дивергенции функций распределения вероятностей дефектов сложной технической аппаратуры, обладающей высокой чувствительностью, позволило сформировать схему двухконтурной системы поддержки принятия решений по динамическому планированию испытаний сложной технической аппаратуры, что в конечном счете повысило степень обоснованности принимаемых решений. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.