Создана конструкция системы управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) беспилотного воздушного судна (БВС), обеспечивающая пониженный расход топлива и устойчивую работу ДВС на высоте более 5000 м над уровнем моря. Разработана и изготовлена система удаленной настройки параметров ДВС в режиме реального времени в ходе полета БВС.

Ключевые слова: беспилотный, воздушное судно, система управления, двигатель внутреннего сгорания, удаленная настройка, радиоканал

05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Предлагается методика исследования ассоциативных запоминающих устройств и систем в среде функционального-логического моделирования MatLab/Simulink и средствами разработки программируемых логических интегральных схем. С этой целью предлагается осуществить типизацию представления и моделирования таких устройств и систем за счет реализации особенностей представления и организации сетевых ассоциативных структур в среде моделирования.

Ключевые слова: Ассоциативные запоминающие устройства и системы, функционально-логическое моделирование

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Решена задача расчёта стержней на векторные возмущения состоящей из пяти компонент: 1.кинематические поперечные колебания левого конца; 2.кинематические поперечные колебания правого конца; 3.динамический изгибающий момент на левом конце; 4.динамический изгибающий момент на правом конце; 5 динамическая равномерно распределённая поперечная нагрузка по длине стержня. Получены передаточные функции от каждого возмущения отдельно. Используя эти функции, получены элементы спектральной матрицы для стационарных случайных процессов, с учётом их коррелированности. Рассмотрены наиболее распространённые виды процессов: экспоненциально-коррелированный случайный процесс; процесс со скрытой периодичностью (с характерной частотой); усечённый белый шум. Показана формула для получения дисперсии перемещения сечений.

Ключевые слова: стержень, гармонические колебания, собственная частота, кинематические возмущения, динамические возмущения, передаточная функция, корреляционная матрица, случайный процесс, дельта-коррелированный случайный процесс, скрытая периодичность

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.23.17 - Строительная механика

Обоснована возможность использования ассоциативных средств для решения задачи многоаспектной оценки рисков: «язык ассоциаций» для формализованного представления риск-событий и рисков в виде информационных объектов в ассоциативной среде; ассоциативной среды для реализации процедур такой оценки. Обоснован подход к моделированию процессов многоаспектной оценки рисков на основе ассоциативной среды с ее реализацией на FPGA.

Ключевые слова: ассоциативная среда, многоаспектная оценка рисков

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Предложено комбинированное устройство для оценки качества моторных масел. Для повышения информативности выходных данных в устройстве используются оптический метод анализа загрязнённости моторных масел и метод оценки загрязненности по изменению диэлектрической проницаемости.

Ключевые слова: смазочный материал, оптико-электронное устройство, двигатель внутреннего сгорания, моторное масло, метод анализа загрязнённости, оптический метод контроля, диэлектрическая проницаемость

05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Предметом исследования является проблема выбора наиболее эффективной аппаратной архитектуры, реализующей алгоритм деконволюции (восстановления) искаженных изображений. В качестве рассматриваемого алгоритма деконволюции взят фильтр Винера, ввиду своей эффективности как с точки зрения качества восстановления изображений, так и по причине приемлемой временной сложности. Объект исследования – процесс определения временной сложности рассматриваемого алгоритма восстановления поврежденных изображений, при его выполнении на центральном процессоре (central processing unit, CPU) и графическом процессоре (graphics processing unit, GPU). Рассмотрены основные функции смаза и дефокусировки изображений: размытие по Гауссу, эффект Боке, Motion blur или размытие в движении. Метод исследования базируется на экспериментальной оценке зависимостей времени работы алгоритма на основе фильтра Винера, выполняемого на CPU и GPU, от размерности восстанавливаемого изображения. Приведены результаты вычислительного эксперимента, проведенного с целью сравнения зависимостей времени работы фильтра Винера, выполняемого на центральном процессоре и графическом процессоре, от размера восстанавливаемого изображения. На основании представленных результатов установлено, что при использовании изображений, размеры которых не превышают размеры 1920*1080 фильтр Винера целесообразнее реализовывать на CPU, а при восстановлении изображений, размеры которых превышают 1920*1080 - на GPU.

Ключевые слова: деконволюция изображений, фильтр Винера, распараллеливание, восстановление расфокусированных изображений, CPU и GPU, оптимизация алгоритма

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Представлена разработанная структурная схема спецвычислителя в модульном исполнении с повышенной стойкостью к внешним воздействующим факторам на базе процессора 1892ВМ8Я серии «Мультикор», предназначенного для применения в системах бортовой авионики.

Ключевые слова: Вычислитель, процессор, MIL-STD-1533, контроллер, ПЛИС, микросхема, спецстойкость

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В настоящей статье рассматриваются особенности управления силовой установкой на базе возобновляемых источников энергии для дополнительного и аварийного электропитания надводных робототехнических комплексов. Такого рода комплексная силовая энергетическая установка (КСЭУ) может быть построена на базе преобразователей ветровой и солнечной энергий и вырабатывать не менее 10-15% всей потребной для судна электрической энергии. Для наиболее важного элемента КСЭУ - ветроэнергетической установки (ВЭУ), рассматривается электромеханическое управление моментом на валу её ротора. Для этого, во-первых, решается задача управления угловой скоростью вращения ротора с помощью изменяемых элементов геометрии (ИЭГ) ВЭУ перспективного типа. В качестве ИЭГ рассматривается перестраиваемое расстояние от нижней части ротора до верхней части нижней направляющей структуры этой ВЭУ. Проводится моделирование полученных уравнений регулятора для частного случая стабилизации скорости вращения ротора. Во-вторых, обосновывается структурная схема электрического управления выходными характеристиками ВЭУ и приводится методика выбора некоторых ключевых элементов этой схемы. Рассматриваются особенности реализации электрической схемы подключения ВЭУ, солнечных панелей (СП) и дизельной генераторной установки в единую КСЭУ. Показывается, что построенная интегрированная система управления ВЭУ способна эффективно решать вопрос парирования внешних ветровых возмущений.

Ключевые слова: комплексная силовая энергетическая установка, роботизированная надводная платформа, перспективная ветроэнергетическая установка, солнечные панели, структурная электрическая схема подключения, гибридный контроллер

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Приводится методика оценки эффективности применения специальных обратных связей по напряжению (ОСН) в динамических нагрузках (ДН) классических дифференциальных каскадов (ДК), применяемых, например, в схемах дифференциальных и мультидифференциальных операционных усилителей. Цель введения данных ОСН – снижение влияния нестабильности малосигнальных параметров транзисторов при воздействии дестабилизирующих факторов (ДФ) – радиации и температуры. На основе математического и схемотехнического моделирований исследованы основные качественные показатели ДК с ОСН в динамических нагрузках.

Ключевые слова: оценка эффективности, схемотехническое проектирование, динамическая нагрузка, малосигнальные параметры, проникающая радиация

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Приводятся теоретические результаты оценки влияния цепи собственной компенсации паразитного импеданса закрытого коллекторного перехода выходного транзистора в динамических нагрузках (ДН) классических дифференциальных каскадов (ДК), которая реализуется на основе обратных связей по току (ОСТ). Показано, что введение ОСТ позволяет уменьшить влияние нестабильностей малосигнальных параметров транзисторов динамической нагрузки при воздействии проникающей радиации и температуры на ее качественные показатели и параметры ДК. Проведена оценка эффективности данного схемотехнического решения в дифференциальных каскадах современных операционных и мультидифференциальных усилителей.

Ключевые слова: оценка эффективности, схемотехническое проектирование, дифференциальный каскад, динамическая нагрузка, дестабилизирующие факторы, малосигнальные параметры

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Сильноточные полупроводниковые поликристаллические терморезисторы большой мощности коаксиального типа обладают большой массой и следовательно , значительно теплоёмкостью и теплостойкостью. В силу этого теплофизические и электрофизические процессы в них в установившихся и переходных режимах различны, что особенно сказывается в режимах . которые длятся доли или единицы секунд. Рассматриваются основные варианты работы таких терморезисторов в динамических режимах и приведены различные характеристики.

Ключевые слова: Терморезистор, тепловые и электрофизические характеристики, электродвигатели, электрофизические и тепловые характеристики полупроводниковых термосопротивлений коаксиального типа

01.04.13 - Электрофизика, электрофизические установки , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Рассматриваются два основных подхода к проектированию архитектур, используемых в США и Европейском союзе. Определена роль этапа проектирования архитектуры в процессе разработки проектов для интеллектуальных транспортных систем. Определены перспективные направления развития для методов проектирования архитектур такого типа.

Ключевые слова: Архитектура, интеллектуальные транспортные системы, подсистемы, функциональная и физическая архитектура, сервисы

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В данной статье исследовано вычисление эффекта влияния трассировочных элементов на надежность проекта комбинационной схемы в базисе программируемых логических интегральных схем (далее ПЛИС). Приведена оценка надежности комбинационных схем в базисе трехвходовых ячеек ПЛИС, а также трехвходовых ячеек ПЛИС, с учетом трассировочных элементов. Предложены методы оценки надежности проекта на различных этапах маршрута разработки сбоеустойчивых проектов в базисе ПЛИС. Использование данных методов позволяет проектировать комбинационные схемы повышенной надежности в базисе реконфигурируемых интегральных схем без встроенных средств защиты

Ключевые слова: надежность, оценка сбоеустойчивости, комбинационная схема, ПЛИС, инжектирование ошибок

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В работе рассматривается трафик информации в системе сбора, передачи, и отображения информации как параллельное множество независимых маршрутов, информация по которым стекается на береговой центр управления (БЦУ) автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА). С точки зрения теории потоков и систем массового обслуживания (СМО) в динамическом плане система сбора, передачи и отображения информации (ССПОИ) имеет дело с составными потоками, в общем случае нестационарными, возможно с последействием (корреляцией). Штрафы действуют на всех уровнях сбора, передачи и даже на лицо принимающее решение (ЛПР) на использование АНПА. Нижний уровень составляет сбор, серия сверток, сжатий и, наконец, сама Z-сцена, донесения, ситуация – именно она составляет предмет когнитивной идентификации в Х-сцену системой принятия решений (СПР). Сам блок принятия решений будет состоять из автоматизированной подсистемы и ЛПР, которые взаимодействуют в диалоговом режиме.

Ключевые слова: береговой центр управления (БЦУ), автономный необитаемый подводный аппарат АНПА, система сбора, передачи и отображения информации (ССПОИ), система массового обслуживания (СМО), Система сбора, передачи и отображения информации БЦУ АНПА, принятие решения

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается актуальная проблема анализа эффективности управляющей деятельности машиниста (УДМ) и разработки методики оценки его профессиональных компетенций (ПК) с использованием в качестве исходной информации данных бортовых регистраторов параметров движения и специализированных железнодорожных АСУ как альтернативы используемым в настоящее время таким инструментам как профессиональные тесты, технология ассессмент-центр, тест «Бизнес-профиль РЖД», опросник методом 90 градусов и др. Предложена методика вычисления интегральной оценки ПК на основе анализа эффективности УДМ с использованием методов искусственного интеллекта, в частности, нечеткой логики как технологии обработки знаний, для построения нечеткой логической системы на основе базы нечетких продукционных правил, что позволяет формализовать критерии оценки УДМ (соблюдение графика движения, энергоэффективность, соблюдение норм и правил безопасности движения) используя лингвистические переменные и вычислять интегральную оценку качества УДМ с помощью процедуры нечеткого логического вывода. Это позволит повысить точность и достоверность оценок профессиональных компетенций применительно к технологическому процессу ведения поезда, выявлять наиболее эффективные приемы и навыки вождения поездов, включая ручной и автоматизированные режимы, взаимодействие машиниста с системой автоведения и т.д., совершенствовать программно-алгоритмическое обеспечение систем автоведения и автомашиниста в рамках реализации проекта «Цифровая железная дорога».

Ключевые слова: локомотивная бригада, машинист, локомотив, регистратор параметров движения, компетентностный подход, профессиональные компетенции, искусственный интеллект, нечеткая логика, цифровая железная дорога, автоведение, автомашинист

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В работе рассматривается разработка и отладка модели конвейерного микропроцессора архитектуры MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), написанной на языке описания аппаратуры VHDL (VHSIC (Very high speed integrated circuits) Hardware Description Language). Важным этапом разработки является моделирование на временной диаграмме работы микропроцессора при помощи программы ModelSim с выполнением отладочных тестов. Для доказательства адекватности представленной модели производится синтез разработанного ядра микропроцессора MIPS на программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) c последующим выполнением программ, записанных во внешнюю память устройства

Ключевые слова: микропроцессор, тест, программируемая логическая интегральная схема, цифровое устройство, верификация, модель, язык описания аппаратуры, field-programmable gate array, конвейер, MIPS

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Контактная сеть является элементом тягового электроснабжения не имеющим резерва в связи с этим ее эксплуатация в зимних условиях значительно осложняется. Наиболее тяжелым режимом работы контактной сети является режим гололёда с ветром, при котором возрастают ветровые и гололёдные нагрузки как на провода и тросы, так и на опорные и поддерживающие конструкции. Гололедные образования на проводах значительно ухудшают условия токосъема, а в совокупности с эксплуатационными факторами могут вызвать аварию и привести к остановке поездов. В статье рассматриваются применяемые методы борьбы с гололёда их эффективность и возможности совместного применения В связи с этим важным становится обнаружение гололёдно-изморозевых образований на ранних стадиях. Представлен комплект аппаратуры реализующий термодинамический способ и вариант установки на участке контактной сети.

Ключевые слова: система тягового электроснабжения, контактная сеть, контактный провод, гололед, нагрузка, методы контроля

01.04.13 - Электрофизика, электрофизические установки , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Предлагается развитие метода электрохимической импедансной спектроскопии в области высокочастотных сигналов при помощи амплитудно-фазового подхода к анализу параметров биологических датчиков различной природы. В отличие от стандартных высокочастотных аналоговых интерфейсов систем электрохимической импедансной спектроскопии на основе квадратурной демодуляции использование пикового и фазового детекторов позволяет улучшить основные метрологические показатели, равно как и упростить аналоговый интерфейс при широкой полосе частот сигнала опроса биологических датчиков. Рассмотрено схемотехническое проектирование фазового детектора, как части общей системы, на компонентах технологического процесса TSMC 0.35um SiGe. Ключевой особенностью данного блока является предельное быстродействие за счёт отказа от обратных связей. Большой диапазон выходных напряжений и малая скорость их изменения позволяет использовать стандартные модули ввода аналоговых величин для ввода сигналов фазового детектора в ЭВМ для последующей цифровой обработки. Итоговая точность определения фазы сигнала биологического датчика сохраняется на приемлемом уровне за счёт введения в базовую схему дополнительных элементов и представленных в работе цифровых алгоритмов корректировки результатов. Показанный вариант проведения корректировки обладает иммунитетом к нелинейностям выходной характеристики фазового детектирования при больших отклонениях фазы сигнала биологического датчика. Использованный при проектировании техпроцесс относится к классу экономичных, что позволяет потенциально удешевить производство и внедрение в массовое применение систем электрохимической импедансной спектроскопии.

Ключевые слова: биологический датчик; импедансная спектроскопия; фазовый детектор; квадратурное представление сигнала, цифровая коррекция, алгоритм обработки данных, SiGe-технология, система на кристалле, СВЧ диапазон, аналоговый интерфейс

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В данной статье предложены варианты частичного резервирования сбоеустойчивых структур программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) посредством формирования внутренней структуры из макроячеек, с возможностью исправления одиночных обратимых сбоев в вентилях схемы. Предложены варианты минимизации встроенной избыточности. Проведена экспериментальная работа, по формированию сбоеустойчивых проектов комбинационных схем в базисе сбоеустойчивых ПЛИС.

Ключевые слова: комбинационная схема, ПЛИС, программируемые логические интегральные схемы, LUT, логический синтез, повышение сбоеустойчивости, система автоматизации проектирования (САПР), инжектирование ошибок, кратковременные единичные сбои

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Рассматривается задача мобильного изменения режимов работы цифровых устройств, реализованных на ПЛИС. Для решения данной задачи предложена структура аппаратных и программных средств, обеспечивающих повышение быстродействия и помехоустойчивости

Ключевые слова: программируемая логическая интегральная схема, компьютер, микроконтроллер, сдвиговый регистр, цифровое устройство

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

В настоящее время особенную актуальность обретают вопросы разработки энергоэффективных аппаратных блоков для устройств цифровой обработки сигналов (ЦОС). Это связано с бурным расцветом носимой электроники (wearable electronics), интернета вещей (Internet of Things, IoT), сетевых и телекоммуникационных систем. Ключевым узлом многих устройств ЦОС является фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ). Поэтому неудивительно, что в настоящее время большое число научных работ посвящено построению энергоэффективных КИХ фильтров. В статье предложен оригинальный подход к решению поставленной задачи. В качестве методологического базиса была выбрана модулярная арифметика, уже зарекомендовавшая себя как эффективный математический аппарат для построения быстродействующих устройств ЦОС. Другим решением было использование транспонированной формы КИХ фильтра и методов построения редуцированных блоков мультиконстантных умножителей. В экспериментальной части продемонстрирована эффективность методов редукции блоков мультиконстантного умножения с точки зрения энергопотребления фильтров. Также в статье сформулированы рекомендации по использованию предложенных методов для конкретных реализаций КИХ фильтров.

Ключевые слова: модулярный КИХ-фильтр, мультиконстантный умножитель, транспонированная форма, энергопотребление, выделенная мощность

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Эффективность алгоритмов адаптивной временной дискретизации (АВД) определяется сжимаемостью аналогового сигнала. В целях априорной оценки сжимаемости измерительных сигналов рассматривается зависимость текущего такта измерения при АВД от динамических свойств сигнала. В зависимости от априори известных характеристик динамических свойств сигналов и заданной погрешности аппроксимации выбирают способ интерполяции или экстраполяции. В статье получена зависимость текущего такта измерения от дифференциальных свойств сигнала для идеального алгоритма АВД интерполяционного типа. Предполагается восстановление сигнала после АВД интерполяционным полиномом Лагранжа n-ой степени. Качество аппроксимации устанавливается критерием равномерного приближения. Показано, что анализ идеальной АВД интерполяционного типа сводится к анализу эквивалентной по величине участка аппроксимации идеальной АВД экстраполяционного типа.

Ключевые слова: Адаптивная временная дискретизация, такт измерения, структурные свойства сигнала, интерполяция, погрешность воспроизведения

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Эффективность алгоритмов адаптивной временной дискретизации (АВД) определяется коэффициентом сжатия аналогового сигнала. В целях априорной оценки сжимаемости измерительных сигналов рассматривается зависимость текущего такта измерения при АВД от динамических свойств сигнала. На основании полученной ранее зависимости текущего такта измерения от динамических свойств сигнала, получены формулы для оценки величины такта измерения при интерполяции полиномом Лагранжа 0-й степени и класса сигналов, ограниченных выбранной структурной моделью. Функциональная зависимость текущего такта измерения от структурных свойств сигнала, в случае полинома Лагранжа 0-й степени, позволяет определять среднюю длительность такта измерения при АВД. Величина средней длительности такта измерения при АВД позволяет априори оценить величину коэффициента сжатия. В качестве оценки погрешности аппроксимации выбран, часто используемый при восстановлении сигналов, критерий равномерного приближения.

Ключевые слова: адаптивная временная дискретизация, такт измерения, структурные свойства сигнала, интерполяция, полином Лагранжа, погрешность воспроизведения

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

С повышением степени интеграции микросхем повышается и уровень перекрестных помех. Одновременно, возрастают требования к их помехоустойчивости. Повышение амплитуды импульсных сигналов – простой и эффективный метод повышения помехоустойчивости. В статье обсуждается система синхронизации с глобальным распределением низковольтного синхросигнала и локальным повышением амплитуды с использованием драйверов с повышением напряжения. Предложенные технические решения позволяют установить амплитуду синхросигнала индивидуально для каждого функционального блока.

Ключевые слова: синхронизация, помехоустойчивость, драйверы синхросигнала, повышение амплитуды, сокращение числа источников и шин электропитания

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Рассматривается метод по выявлению однофазного или трехфазного прибора учёта электроэнергии с установленным в него модулем радиоуправления. С помощью данного модуля у потребителя электрической энергии имеется возможность отключать шаговый двигатель электрического счетчика. Эти действия позволяют недоучитывать фактически потребленную электроэнергию. Данный модуль устанавливается потребителем незаконно и при обнаружении сетевой организацией составляется акт о неучтенном потреблении электрической энергии. Метод основан на измерении эталонным прибором СЕ601 потребляемой мощности цепью напряжения исследуемого счетчика СЕ 101 с механическим счетным механизмом. При этом нагрузка потребителя отключается отходящими автоматическими выключателями. Данная методика позволяет без отсоединения прибора учета электроэнергии от сети (экономия времени) сделать выводы о наличии встроенных не заводских устройств.

Ключевые слова: счетчик электрической энергии, потери электрической энергии, анализ потребления, коммерческие потери, учет электроэнергии

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления