Том 24, № 4 (2016)

В современной технике активно развивается направление нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ). Взаимодействие человека с окружающей средой через ее связь с электро- и химической активностью мозга будет одной из важнейших составляющих следующей ступени научно-технического развития в XXI веке. В последние годы достигнут значительный прогресс в распознавании и классификации выполнения различных видов воображаемых задач. На текущий момент одним из основных методов управления в НКИ являются ЭЭГ-корреляты воображаемых движений. Целью настоящего исследования является выявление локализации наиболее значимых ЭЭГ-отведений при распознавании паттерна воображаемого движения в ведущей руке. Меньшее количество используемых ЭЭГ-отведений должно привести к увеличению эффективности и уменьшению стоимости разрабатываемого оборудования.

Мониторинг состояния природно-техногенных объектов (ПТО) - одна из актуальнейших научных и практических проблем. В статье представлена разработанная методология мониторинга состояния ПТО с замкнутой автоматизированной системой. Предложена декомпозиция проблемы, предполагающая нахождение оптимальных агрегированных и аналитических моделей изменения состояния, а также моделей формирования мониторинговой информации. Разработана геоинформационная система с сетью сейсмических станций. Структурную основу замкнутой автоматизированной системы мониторинга составляют программные модули нахождения соответствующих моделей состояния ПТО, в том числе моделей формирования мониторинговой информации. При ее использовании установлено существенное (более 10 %) повышение эффективности функционирования и использования природно-техногенных объектов.

Рассматривается задача оптимального по быстродействию управления процессом индукционного нагрева металлических полуфабрикатов перед операциями пластического формоизменения в условиях, предусматривающих как возможность передачи нагретых изделий к деформирующему оборудованию непосредственно после достижения требуемого конечного температурного состояния, так и необходимость перехода к промежуточной стадии его термостатирования в зависимости от реализуемого режима работы технологического комплекса «нагрев-обработка давлением». Предлагается постановка и метод решения соответствующей задачи оптимального быстродействия с двумя одновременно предъявляемыми требованиями к конечным температурным кондициям нагреваемых заготовок, отвечающим обоим заранее неизвестным вариантам организации режимов работы нагреваемой установки. Приводятся полученные результаты и их анализ для исследуемых моделей процесса индукционного нагрева.

Приведены результаты количественной оценки содержаний карбонатных минералов в поликомпонентных образцах горных пород методом внутреннего стандарта-корунда. В процессе исследований апробирован рентгенографический количественный фазовый анализ и определены погрешности измерения содержаний отдельных компонентов, обусловленные режимом работы рентгеновской аппаратуры, условиями препарирования образцов, влиянием изоморфных примесей и особенностями интерпретации дифрактограмм. Отмечено влияние текстурных различий изучаемых минералов на величину погрешности при определении корундовых чисел. Экспериментально обоснован выбор аналитических линий исследуемого минерала и стандарта для повышения точности количественных определений.

Одной из основных задач в электрических сетях является задача оптимизации режима и сокращения потерь мощности. Для ее решения применяются статические конденсаторные батареи, мощность которых необходимо определять в каждом конкретном случае. Рассматривается оптимизация режима работы радиальной схемы электрической сети. Методом нелинейного программирования производен расчет мощности компенсирующих устройств, которые устанавливаются в местах расположения нагрузок. Выполнен анализ потерь активной и реактивной мощности для линий электропередач (ЛЭП) и трансформаторов.

Актуальность работы обусловлена спросом субъектов оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ) на способы построения краткосрочных прогнозов электропотребления с целью повышения качества и точности прогностической модели. Рассматривается метод аппроксимации суточного графика электропотребления с использованием синусоидальной функции аппроксимации в отдельности для дневного и ночного циклов электропотребления. Анализируется возможность применения одного из известных методов аппроксимации для сглаживания точек соединения синусоидальных функций, описывающих ночной и дневной циклы электропотребления. Предложенный способ применим для субъектов ОРЭМ с целью аппроксимации ретроспективных данных электропотребления, подбора коэффициентов аппроксимирующей функции - периода и амплитуды для осуществления возможности ее продления на интервал до 24 часов. В настоящее время существует большое количество методов для построения краткосрочных прогнозов, основанных на статистических и фактографических, экспертных и многофакторный моделях, однако они не всегда практически применимы, поскольку большая часть потребителей не осуществляет передачу почасовых данных электропотребления; при этом энергосбытовая компания оперирует данными системного оператора (АО «Системный оператор Единой энергетической системы»), которые используют ограниченный набор параметров. Предлагаемой метод прогноза может быть применен не только энергосбытовой компанией, но и промышленным предприятием, где дневной и ночной циклы электропотребления имеют четко выраженные отличия. При этом необходимо подобрать параметры аппроксимирующей функции предложенным способом. Для построения расчетной модели использовалась аналитическая система Rapidminer. Представленные результаты были получены с использованием ретроспективных данных электропотребления ООО «Омская энергосбытовая компания», где значительную долю - 75 % объема электропотребления - составляют юридические лица и 25 % - физические потребители.

На основе использования дополнительной искомой функции и дополнительных граничных условий в интегральном методе теплового баланса получено точное аналитическое решение нестационарной задачи теплопроводности для бесконечной пластины с переменным во времени граничным условием первого рода. Использование зависящей от времени дополнительной искомой функции основывается на описываемой параболическим уравнением теплопроводности бесконечной скорости распространения теплоты, согласно которой температура в любой точке пластины начинает изменяться сразу после приложения граничного условия первого рода на ее поверхности. Используемые при получении решения дополнительные граничные условия находятся в таком виде, чтобы их выполнение искомым решением было эквивалентно выполнению дифференциального уравнения краевой задачи в граничных точках. Показано, что выполнение уравнения в граничных точках приводит к его выполнению и внутри рассматриваемой области. Выполнение интеграла теплового баланса, то есть осредненного в пределах толщины пластины исходного дифференциального уравнения, позволяет свести решение уравнения в частных производных к интегрированию обыкновенного дифференциального уравнения относительно дополнительной искомой функции. Отсутствие необходимости интегрирования исходного дифференциального уравнения по пространственной переменной, ограничиваясь лишь выполнением интеграла теплового баланса, позволяет применять данный метод к задачам, включающим сложные дифференциальные уравнения (нелинейные, с переменными физическими свойствами и др.), получение точных решений которых с помощью классических аналитических методов не представляется возможным.

Определены оптимальные параметры электронно-лучевой сварки (ЭЛС) жаропрочного сплава марки ХН45МВТЮБР-ИД толщиной 4,5 мм, выполненной без технологической подкладки, исследовано влияние режимов ЭЛС на образование дефектов. Склонность сплава ХН45МВТЮБР-ИД к образованию дефектов исследовали на образце-имитаторе, поделенном на семь равных участков при скоростях сварки 7 и 11 мм/с. Для оценки качества сварки каждый из участков подвергался рентгенографическому контролю, разрезке и металлографическому исследованию сварных швов, определению микротвердости и наличия дефектов. Полученные значения параметров сварки для стыкового соединения обеспечивают требуемое качество и размеры сварного шва.

Представлены результаты применения технологии ремонта бурильных труб методом наплавки. Произведен анализ требований к замковым соединениям после восстановления. Методом конечных элементов произведено моделирование напряженного состояния, аналитически обосновано проведение стендовых испытаний. Установлено, что разрушение испытательных образцов по области восстановления не происходило, что подтверждает целесообразность применения предложенной ранее технологии. Полученные в ходе стендовых испытаний сведения были использованы при разработке руководства по эксплуатации стальных бурильных труб с приваренными замками после ремонта в части восстановления замковых соединений методом наплавки.

Приведены область применения, основные преимущества и недостатки легкосплавных бурильных труб, а также результаты металловедческого анализа фрагмента разрушенной трубы для выявления причин ее чрезвычайно низкой долговечности в процессе эксплуатации. В ходе экспертизы были определены химический состав металла, характеристики прочности и пластичности, твердость, а также был выполнен визуальный осмотр мест разрушения и анализ микроструктуры поврежденных областей металла бурильной трубы. По результатам экспертизы были сделаны соответствующие выводы о соответствии качества трубы требованиям нормативно-технической документации и приведены основные причины ускоренного износа данной трубы в процессе эксплуатации.

Рассмотрены вопросы моделирования процесса электроосаждения методом вероятностного клеточного автомата. Проведено моделирование процесса осаждения на неметаллическую подложку с предварительным напылением металлической пленки. При моделировании использован одномерный вариант клеточного автомата, учитывающий процессы растворения, осаждения и диффузии в электролите. Отличительной особенностью предложенной модели является то, что на вероятность реализации элементарных процессов оказывает влияние электрическое поле. В результате моделирования получены зависимости количества осажденных ионов металла от времени при различных значениях напряжения. Показано наличие минимальной толщины напыленной пленки, ниже которой процесс электроосаждения не происходит.