Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск
№ 3 (2018)

МЕХАНИКА

1-19 148
Аннотация

Настоящая работа посвящена разработке высокоточной и полностью аналитическая теория вращательного движения Луны. Рассматривается механическая система, в которой Луна и Земля - несферичные твердые тела, а Солнце и планеты - шары с концентрическими распределениями плотностей (или материальные точки). Движение центра масс Луны описывается усовершенствованной теорий  ILE (Improved Lunar Ephemeris). Для построения теории используются специально разработанные методы и алгоритмы построения условно-периодических решений гамильтоновых систем при полном резонансе основных частот и исследования их окрестности. Используется аппарат обобщенных (комплексных) представлений силовых функций задачи и их разложений в ряды Фурье.

В работе дается краткое обоснование рассматриваемой модельной задачи, осуществляется выбор методов исследования физической либрации Луны и дается обоснование основным закономерностям в ее движении. Даются оценки различным возмущающим факторам, осуществляется выбор малого параметра и приведение уравнений вращательного движения Луны к стандартному виду гамильтоновых систем, для которых разработаны алгоритмы построения условно-периодических решений и исследования их окрестности. В результате применения первого из указанных алгоритмов находится порождающее периодическое решение, которое позволило описать основные закономерности в движении Луны. Причем обоснование законов Кассини дано при полном учете соответствующих орбитальных возмущений Луны, описываемых теорией ILE.

Показано, что выполняются необходимые условия устойчивости возмущенного вращательного движения Луны в окрестности ее периодического движения по Кассини.

Особый интерес эта теория представляет для интерпретации и научного использования современных данных высокоточных светолокационных наблюдений Луны, выполненных с поверхности Земли, а также (в будущем) для обработки астрометрических и светолокационных наблюдений, выполненных на лунных научных базах.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

20-34 155
Аннотация

Пневмомускул является пневмодвигателем возвратно-поступательного движения одностороннего действия и предназначен для создания тянущего усилия. Возврат пневмомускула в исходное положение обеспечивается упругой деформацией его оболочки. Основой пневмомускула является цилиндрическая мембрана с жестким дном и крышкой. Корд мембраны формируется в процессе перекрестного винтообразного плетения нитей из сверхтвердого синтетического волокна (например, кевлара). После заливки корда эластомером образуется прочная, деформируемая и упругая оболочка. При подаче во внутреннюю полость мембраны избыточного давления, в ромбовидной ячейке, образующейся в результате плетения нитей корда, происходит удлинение касательной диагонали и одновременное укорачивание осевой диагонали. Это приводит к сокращению пневмомускула до 25% его первоначальной длины, при этом создается достаточно большое усилие сокращения, которое существенно зависит от величины сокращения.

На примере структуры корда пневмомускулов серии MAS фирмы «FESTO» исследована деформация ромбовидной ячейки мембраны и установлена численная зависимость ее внутреннего диаметра и объема внутренней полости пневмомускула от величины сокращения, что позволило разработать математическую модель идеализированной цилиндрической мембраны, в динамике которой не учитывается усилие деформации эластомера, заполняющего ромбовидную ячейку.

В результате экспериментальных исследований промышленных образцов пневмомускулов серии MAS 10, выполненных на специально созданной установке, получены их силовые характеристики. В численном представлении эти характеристики оказались в 2,5…3 раза меньше силовой характеристики пневмомускула с идеализированной мембраной, что позволяет сделать выводы о существенном влиянии сил деформации эластомера. Влияние деформации эластомера на силовые характеристики пневмомускула предложено учитывать посредством корректирующего коэффициента, полученного в результате сравнительной оценки силовых характеристик идеализированной мембраны и нормализованных силовых характеристик пневмомускулов семейства MAS.

Результаты выполненных исследований позволяют прогнозировать силовые характеристики пневмомускулов на этапе их проектирования и в процессе эксплуатации.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

35-50 133
Аннотация

Основная цель данной статьи – доказательство теоремы, согласно которой метод последовательного исключения неизвестных при решении систем линейных уравнений в полукольцах с итерацией дает действительно наименьшее решение системы. Доказательство основано на графовой интерпретации системы и устанавливает связь между методом последовательного исключения неизвестных и методом вычисления матрицы стоимостей размеченного ориентированного графа методом последовательного вычисления матриц стоимостей по путям возрастающих рангов.

Наряду с этим,  и в плане подготовки к доказательству основной теоремы, рассматриваются следующие важные свойства замкнутых полуколец и полуколец с итерацией.

Доказываются свойства бесконечной суммы (точной верхней грани последовательности по естественному порядку идемпотентного полукольца). В частности, дается значительно более простое, чем в известных источниках, доказательство непрерывности операции сложения, что является основой для известного алгоритма решения линейного уравнения в полукольце с итерацией.

Далее доказывается теорема о замкнутости  полуколец с итерацией относительно решений систем линейных уравнений и дается  подробное доказательство теоремы матрице стоимостей размеченного над полукольцом ориентированного графа как итерации матрицы меток дуг.

Вводится понятие автомата над полукольцом, который, в отличие от обычного размеченного орграфа имеет выделенную «заключительную» вершину с нулевой полустепенью исхода.

Всё вышеизложенное служит основой доказательства основной теоремы, в которой понятие автомата над полукольцом играет главную роль.

Результаты статьи имеют как научную, так и методическую ценность. Предлагаемое доказательство основной теоремы позволяет связать между собой два альтернативных метода вычисления матрицы стоимостей размеченного ориентированного графа, а предлагаемые доказательства уже известных утверждений могут быть полезны при изложении элементов теории полуколец, играющей важную роль в математической подготовке студентов, специализирующихся по программным технологиям и теоретической информатике.

51-68 143
Аннотация

В первой части аналитического обзора рассмотрено введение в системы автоматического регулирования для адаптивных оптических систем (АОС) и управление корректорами наклонов, устраняющими дрожание лазерного пучка. Рассмотрен состав и назначение основных элементов АОС. Даны схемы использования АОС для формирования более четких изображений объектов и для фокусирования излучения на мишени при распространении лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Кратко рассмотрены общие вопросы управления адаптивными оптическими системами: одноканальное и многоканальное линейное управление, ограничения пропускной способности системы регулирования, возможные пути прохождения сигнала в САР АОС.

Подробно рассмотрено прохождение гармонического сигнала через звенья контура управления обратной связью применительно к плоскому зеркалу двухканального корректора наклонов волнового фронта. Даны рекомендации по выбору минимального времени квантования при прохождении цифрового сигнала.

Рассмотрены некоторые вопросы построения САР применительно к АОС бортовых лазерных установок. На основе моделирования построена модель установки, в которой свет проходит через турбулентную атмосферу и которая позволила разработать линейный квадратичный гауссовский регулятор (LQG-регулятор). С помощью этого регулятора проведено оптимальное управление (т.е. сведение к минимуму дисперсии измеренного выходного сигнала) с хорошей робастностью корректором наклонов.

В заключительной части обзора приведены некоторые результаты исследования задач управления АОС при компенсации возмущений волнового фронта лазерного излучения, вызванных как аэро-оптической проблемой, возникающей при распространении излучения около стенок летящего самолета, так и атмосферной турбулентностью свободного воздушного потока. Особо рассмотрен вопрос о влиянии небольшой временной задержки (в пределах одного шага дискретизации) в передаче управляющего сигнала на работоспособность системы управления.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)