Статьи журнала - Инженерные технологии и системы
Все статьи: 2029
Автоматизация получения параметров детали для задач конструкторско-технологической параметризации
Статья научная
Введение. Автоматизация получения конструкторских параметров обрабатываемой детали является одним из этапов интеграции конструкторских систем автоматизированного проектирования с системами технологической подготовки производства. Целью данной работы является получение параметров детали, значения которых могут использоваться в составе информационных связей, реализуемых с применением технологической параметризации. Материалы и методы. Работа является развитием концепции сквозной конструк-торско-технологической параметризации применительно к автоматизированному программированию станков с числовым программным управлением. В основе теоретических исследований лежат формальная теория представления и обработки данных, теория множеств, теория иерархических многоуровневых систем. Программная реализация выполнена в среде Visual Studio C++ с использованием интерфейсов прикладного программирования KOMTJAC-3D и геометрического ядра C3D. Результаты исследования. Разработан способ получения исходных параметров обрабатываемой детали при передаче информации из конструкторских систем автоматизированного проектирования в системы технологической подготовки производства. Приведена логическая структура данных в реляционной форме, которая позволяет исключить избыточность и обеспечить непротиворечивость представления параметров детали с учетом приоритетов источников данных, связанных с конструкторской 3D-моделью. Способ программного реализован в составе коммерческой системы автоматизированного программирования станков с числовым программным управлением для платформы КOMПАC-3D. Исходные параметры (метаданные, свойства материала, параметры аннотаций, параметрические переменные) извлекаются из 3D-модели с использованием прикладного программного интерфейса. Для получения свойств материала реализована интеграция со справочником материалов системы КOMПАC-3D. Обсуждение и заключение. Автоматизация подготовки исходной информации о детали является первым этапом в реализации сквозной параметризации в задачах конструкторского и технологического проектирования. Благодаря конструкторско-технологической параметризации и ассоциативности траекторий обработки можно построить сквозное проектное решение, когда изменения, внесенные конструктором в деталь, будут автоматически передаваться в технологическую модель и далее через постпроцессор в управляющую программу для станка с числовым программным управлением. Сквозную параметризацию наиболее эффективно использовать для деталей, имеющих несколько размерных модификаций. Дальнейшее развитие конструкторско-технологической параметризации в составе интегрированной системы автоматизированного программирования станков с программным управлением планируется направить на решение задач автоматического подбора режущих инструментов и приспособлений на основе алгоритмов, реализуемых пользователями посредством параметрических информационных связей.
Бесплатно
Автоматизированная система для разработки энергоэффективных световых приборов
Статья научная
В статье рассмотрены особенности световых приборов, светоперераспределяющих устройств; проанализированы задачи и возможные решения их расчета и проектирования; описаны математические модели, используемые в светотехническом проектировании и расчетах светильников с зеркальными отражателями, а также принципы работы с программным обеспечением для автоматизированной системы разработки световых приборов.
Бесплатно
Автоматизированная система определения координаты поезда с самонастройкой решающей функции
Статья научная
Введение. Проблема определения координат поезда на участке приближения к переезду сопряжена с воздействием дестабилизирующих факторов на первичный датчик информации - рельсовую линию с распределенными параметрами. Это приводит к ошибке вычисления координат поезда. Цель исследования - разработка и научное обоснование принципа построения системы вычисления координат поезда с самонастройкой решающей функции в условиях воздействия значительных дестабилизирующих факторов на первичный датчик информации. Материалы и методы. Для решения задачи достоверного определения координат поезда в работе предложен двухфазный принцип формирования решающей функции. На первом этапе с помощью обучающей выборки образов, используя принцип обучения, определяется решающая функция (модель) системы вычисления координат поезда. При вступлении поезда на участок приближения фиксированной длины определяется рассогласование сравнением вычисленной координаты с фиксированной. Далее наступает второй этап - самонастройка коэффициентов решающей функции до достижения требуемой точности. Результаты исследования. В статье показаны этапы формирования решающей функции двумерными образами, а также разработан и апробирован алгоритм самонастройки решающей функции при воздействии различных дестабилизирующих факторов. С использованием 6 признаков, составляющих векторов тока и напряжения на входе рельсовой линии, получены 6 решающих функций. В качестве аргументов полиномов в них использованы различные сочетания двумерных образов. Обсуждение и заключение. Результаты исследований подтверждают реализуемость формирования решающей функции и ее самонастройки. Максимальная ошибка вычисления координат у различных сочетаний составляет от 9,97 % (199,34 м) до 4,57 % (91,49 м). Ошибка определения с погрешностью не более 5 % у двух решающих функций удовлетворяет требованиям заблаговременного закрытия переезда, так как в 45-секундном интервале времени для приведения в действие автоматической переездной сигнализации расстояние 100 м преодолевается за 3 секунды, то есть затраченное время составляет всего 3 секунды в 45-секундном интервале.
Бесплатно
Автоматизированный агрегат для магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве
Статья научная
Введение. Современный уровень сельскохозяйственного производства, в том числе садоводства, определяется интеллектуальными машинными технологиями и техническими средствами нового поколения с современным информационным и приборным обеспечением. Для реализации цифровых интеллектуальных агротехнологий в промышленном садоводстве требуется кардинальное изменение парадигмы технического обеспечения, основанное на разработке и применении новых автоматических и беспилотных машин, оборудования и программного обеспечения для управления рабочими процессами машин, навигации технических средств, контроля за выполнением технологических операций, мониторинга урожайности сельскохозяйственных культур, анализа развития болезней и вредителей на растениях и других технологических функций. Материалы и методы. В системе автоматизированного проектирования «КОМПАС-3D» с использованием метода математического моделирования, теоретической механики и оптимального проектирования визуализирована 3D-модель, а также изготовлен опытный образец автоматизированного агрегата для магнитно-импульсной обработки растений. Программный код расчета требуемого перемещения штока актуатора разработан в текстовом редакторе Sublime Text. Использован язык программирования C++. Функциональные возможности программы для электронно-вычислительных машин связаны с возможностями контроллеров STM32, Arduino Mega/Uno/Nano. Для вывода графической информации и взаимодействия с ней использован экран TFT 320x240, Nextion 2.4. Результаты исследования. В результате проведенных лабораторных исследований разработан автоматизированный агрегат и алгоритм системы управления приводом рабочих органов в ходе магнитно-импульсной обработки растений с учетом агротехнологических параметров садовых насаждений. Для управления рабочими органами автоматизированного агрегата разработана компьютерная программа, обеспечивающая управление как в автоматическом режиме, так и дистанционно. Обсуждение и заключение. Созданный агрегат позволяет внедрить новый экологически безопасный технологический прием стимуляции жизненных и ростовых процессов плодовых культур и повысить точность выполнения операции за счет автоматической подстройки к различным агротехнологическим параметрам насаждений, обеспечивая требуемое значение магнитной индукции в рабочей зоне на растительных объектах в полевых условиях.
Бесплатно
Авторская система деятельности преподавателя в свете социальной синергетики и акмеологии качества
Статья
Бесплатно
Агротехнические и энергетические показатели почвообрабатывающих рабочих органов
Статья научная
Введение. Одним из направлений сельскохозяйственного производства является получение продукции растениеводства. В то же время следует принимать во внимание все возможности снижения энерго- и трудозатрат, расходуемых на почвообрабатывающие операции. Этого можно достичь путем применения энергоэффективных почвообрабатывающих устройств. Материалы и методы. В ходе исследований осуществлялась агротехническая и энергетическая оценка технологического процесса обработки почвы, выполняемого рабочими органами. Агротехническая оценка включает в себя определение показателей неравномерности глубины хода рабочих органов, крошения пласта, гребнистости, а также содержания эрозионноопасных частиц. В качестве энергетической оценки был принят показатель тягового сопротивления, создаваемого одним рабочим органом. Исследования проводились для различных комплектаций чизельного рабочего органа плоскорезной и криволинейной лапой и элементами, выполненными из полимера. Результаты исследования. Получены данные агрооценки и тягового сопротивления чизельных рыхлителей по различным агрофонам: стерня озимой пшеницы с предварительным дискованием в один след, стерня озимого ячменя с предварительным дискованием в один след, а также по фону «черный пар». Обсуждение и заключение. По итогам исследований установлено, что по показателям качества рабочие органы отвечают предъявляемым агротехническим требованиям по заданной глубине обработки 25-35 см. Выделяется чизель с криволинейной лапой по наибольшему наличию комков до 5 см (91-96 %). Высота гребня 6,8-8,0 см для всех вариантов рабочих органов. Установлено, что рабочие органы целесообразно применять для противоэрозионной обработки почвы. По показателю сохранения растительных и пожнивных остатков преимуществом обладает чизель с криволинейной лапой, обеспечивающий их содержание больше на 9,5-28,6 %, чем с полимером 13,2-14,3 %. Наименьшее тяговое сопротивление 7,6 кН у чизеля с полимером, что ниже на 18,28 % по сравнению с рабочим органом, оснащенным плоскорезной лапой.
Бесплатно
Адаптационный потенциал и социальное положение семей основных этнических групп регионального социума
Статья научная
Статья посвящена актуальной проблеме изучения социального положения этнически разнообразных типов семьи в современном региональном социуме, ее материального благосостояния, социальной позиции и жизненных стратегий, что необходимо для развития эффективной семейной и национальной политики региона.
Бесплатно
Адаптивное итерационное управление температурой в теплице
Статья научная
Введение. Создание и развитие эффективных аграрных комплексов, обеспечивающих высокую урожайность при минимальных временных, материальных и энергетических затратах, невозможно без применения систем автоматического управления (САУ), позволяющих с высокой точностью поддерживать микроклимат тегшицы. Усовершенствования САУ микроклимата направлены на нейтрализацию влияния параметрических возмущений процессов внутри и вне теплицы. На примере канала регулирования температуры в теплице с контуром отопления на основе горячего трубного водоснабжения предложен адаптивный итерационный (поисковый) алгоритм подстройки составляющих пропорционального-интегрального-дифференциального (ПИД) регулятора в контуре отопления для обеспечения требуемого качества процесса регулирования. Материалы и методы. За основу синтеза управления принята параметрически неопределенная модель температуры в теплице, структура которой на основе принципа суперпозиции преобразована к виду с сосредоточенными на выходную координату управлением и возмущениями. Применение адаптивного ПИД-регулятора основано на анализе базы данных реального времени, содержащей тренды управляемого процесса. Используя операторы языка системы управления базами данных или SQL-запросы, оценивается качество регулирования. По оценке качества корректируются пропорциональная и дифференциальная составляющая ПИД-регулятора так, чтобы система управления работала на грани перехода в режим автоколебаний. Возникающая статическая ошибка компенсируется изменением задающего воздействия. Результаты исследования. Проведено моделирование в программном комплексе МВТУ (SimInTech) реальной структуры одноконтурной САУ температурой в теплице с включенными регулирующим, исполнительным и измерительным элементами, а также при наличии запаздывания в движении теплоносителя. Показано, что предлагаемый алгоритм адаптации, заключающийся в аддитивной подстройке коэффициентов ПИД-регулятора, удобно реализуемый в SCADA-системе, обеспечивает минимальное колебательное поддержание температуры при произвольных параметрических возмущениях и наличии запаздывания. Обсуждение и заключение. Предлагаемый алгоритм адаптации обеспечивает компенсацию неопределенности модели и возмущений, при этом достигается требуемая точность поддержания температуры в теплице. Результаты исследования послужат материалом для разработки многоконтурной САУ микроклимата теплицы с исследованием влияния и компенсации параметрической и структурной неопределенности, инерционностей и нелинейностей реальных элементов. Результаты работы могут быть использованы во многих отраслях народного хозяйства для исследования общих и прикладных проблем цифрового адаптивного управления процессами.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Адресная социальная поддержка малоимущих семей в условиях трансформации российского общества
Статья научная
В настоящее время в практике организации социальной помощи малоимущим семьям используются два подхода — категориальный и адресный. Зарождение адресного подхода связывается с переходом страны к рыночным отношениям и резким ростом количества бедных семей. В статье представлен опыт организации адресной социальной помощи малоимущим семьям в субъектах Российской Федерации с середины 1990-х гг. XX в. и по настоящее время, анализ законодательных и нормативно-правовых документов федерального и регионального уровня, в которых речь идет о государственной адресной социальной помощи малоимущим семьям.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В процессе производства и переработки на предприятиях агропромышленного комплекса сельскохозяйственной продукции образуется большое количество отходов, в частности сточных вод. Практически все компоненты этих стоков, имеющие органическую природу, можно эффективно перерабатывать в условиях сверхкритического водного окисления с получением тепловой и электрической энергии. Для этого требуется предварительное концентрирование органических примесей, осуществить которое можно адсорбционным методом. Целью работы является исследование адсорбционной очистки сточных вод с применением наноструктурного бемита и отходов предприятий агропромышленного комплекса с последующей переработкой полученного осадка в условиях сверхкритического водного окисления. Такая технология очистки является новшеством и в отличие от традиционных методов обеспечивает более эффективную переработку сточных вод. Материалы и методы. Для проведения эксперимента в качестве адсорбентов использовали наноструктурный бемит и отходы предприятий агропромышленного комплекса (лузга гречихи и риса) и коксового производства. Поровую структуру адсорбентов исследовали методом низкотемпературной адсорбции азота. Содержание органических веществ оценивали по показателю химического потребления кислорода. Размер кристаллитов и фазовый состав бемита определяли методом рентгеноскопии. Адсорбцию органических примесей исследовали на пробах кислой молочной сыворотки и образцах стоков фермы крупного рогатого скота и свинофермы, а также спиртовой барды. Результаты исследования. Экспериментальные исследования показали, что лузга гречихи, риса и отходы коксового производства являются наноструктурными материалами. Наиболее эффективной для измельчения данных материалов является ножевая мельница. Получены изотермы адсорбции органических примесей сточных вод на гречневой лузге и отходах коксового производства. Установлено, что качество очистки стоков возрастает с увеличением площади удельной поверхности и содержания частиц порошка бемита и времени его перемешивания. Обсуждение и заключения. Исследованные наноструктурные порошки обладают сорбционной емкостью по отношению к растворенным органическим веществам и могут быть эффективно использованы для очистки сточных вод сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий и концентрирования загрязняющих веществ. Последующее окисление насыщенного органикой адсорбента в условиях сверхкритического водного окисления обеспечивает полную регенерацию бемита и переработку органических веществ с получением очищенной воды и избыточной энергии, что перспективно для решения проблемы энергоэффективной очистки стоков предприятий агропромышленного комплекса.
Бесплатно
Актуальные вопросы подтверждения соответствия товаров для детей
Статья научная
В статье рассматривается круг вопросов, посвященных надзору за производством и реализацией детских игр и игрушек; определяется ряд задач, направленных на недопущение продажи опасных игрушек, не соответствующих установленным требованиям.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В условиях высокого спроса на резинотехнические изделия ведется постоянная модернизация технологических процессов непрерывного производства. Одним из инструментов управления физико-химическими параметрами получаемого продукта является технология многоточечной подачи регулирующих примесей, способная значительно повлиять на молекулярные характеристики полимеров. Однако экспериментально подобрать технологию многоточечной подачи регулирующих примесей для достижения заданных молекулярных характеристик полимеров сложно. Цель статьи. Создание методологии, позволяющей с использованием инструментов модельного описания системы осуществлять направленное регулирование и построение технологического процесса для достижения заданного молекулярно-массового распределения. Материалы и методы. В целях более точного математического моделирования процессов синтеза полимеров рассмотрены два подхода к модельному описанию исследуемой системы: кинетический и статистический (метод Монте-Карло) подходы. В первом случае разработанный алгоритм основан на методе моментов в сочетании с численными методами решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, характеризующих изменение материального баланса по каждому компоненту реакции. При описании крупнотоннажного производства предлагается модульный принцип, в соответствии с которым модель кинетики дополняется гидродинамическими закономерностями, зависящими от типа реактора. Во втором случае алгоритм реализации статистического подхода основан на вероятностной природе протекания элементарных реакций. Для описания процесса в каскаде реакторов предложен системный подход к организации вычислений. Результаты исследования. С использованием кинетического и статистического подходов получены новые зависимости конверсии и характеристической вязкости от номера полимеризатора, показавшие удовлетворительное согласование со значениями результатов эксперимента. Проведен сравнительный анализ рассчитанных кривых молекулярно-массового распределения получаемого продукта. Анализ подтверждает значительное влияние различных режимов подачи регулятора на молекулярные характеристики полимера. Обсуждение и заключение. Проведенный анализ структуры молекулярных звеньев продукта сополимеризации в условиях добавления третьей точки регулирования характеризует снижение жесткости и увеличение эластичности получаемого продукта, а созданные цифровые инструменты оценки позволяют путем проведения вычислительных экспериментов подбирать оптимальные параметры подачи регулятора с целью получения полимеров с заданной молекулярной массой.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Задача определения оптимальных режимных параметров при математическом моделировании химико-технологических процессов является важнейшей задачей. Численные методы и алгоритмы решения создают основу для разработки программных комплексов для расчета процессов и их цифровых двойников. Математическую модель химико-технологического процесса можно описать системой дифференциальных уравнений, выделив фазовые переменные, определяющие состояние процесса, и параметры управления, которые можно изменять и влиять тем самым на течение процесса. Целью работы является разработка численного алгоритма решения задачи оптимального управления химико-технологическим процессом при наличии терминальных ограничений и ограничений на параметр управления. Материалы и методы. Сформулирована задача оптимального управления в общем виде. Для ее решения применены метод штрафов и метод искусственных иммунных систем. Описан способ включения ограничений в функцию штрафа и выбора последовательности коэффициентов, с которыми берется штраф. Для преодоления локальных экстремумов использован случайный выбор начальных значений управляющих параметров. Результаты исследования. Приведен пошаговый численный алгоритм решения задачи оптимального управления химико-технологическим процессом с терминальными ограничениями. Проведен вычислительный эксперимент для модельного примера, в результате которого определена структура оптимального управления процессом и соответствующие оптимальные траектории фазовых переменных. Показано, что рассчитанное решение задачи оптимального управления согласуется с решением, полученным методом игольчатой линеаризации. Обсуждение и заключение. Разработанный алгоритм позволяет найти численное решение задачи оптимального управления химико-технологическим процессом с терминальными ограничениями. Решение не зависит от выбора начального приближения.
Бесплатно
