Том 55 № 6 2019 (НОЯБРЬ – ДЕКАБРЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1. Золотухин Ю. Н., Мальцев А. С., Филиппов М. Н., Котов К. Ю., Димова А. С. Адаптивное управление движением группы роботов по заданной траектории

Аннотация:
Предложены метод управления и структура программного обеспечения для решения задачи управления движением группы роботов по заданной траектории с сохранением выбранной конфигурации в условиях нестационарных динамических характеристик отдельных роботов.

Страницы: 3-10
DOI: 10.15372/AUT20190601

2. Ерёмин Е. Л., Чепак Л. В. Комбинированный регулятор для неаффинного объекта с запаздыванием по управлению

Аннотация:
Предлагается решение задачи синтеза комбинированной системы управления по выходу для нелинейного неаффинного объекта с запаздыванием в канале управления, функционирующего в условиях априорной параметрической неопределённости и под влиянием внешних помех. Приведённые результаты имитационного моделирования подтверждают работоспособность синтезированной системы управления, а полученный регулятор обеспечивает слежение выхода объекта за эталонным сигналом.

Страницы: 11-20
DOI: 10.15372/AUT20190602

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

3. Голдина Н. Д. К расчёту металл-диэлектрических фильтров для проходящего ультрафиолетового света

Аннотация:
В рамках модели проводящей поверхности для характеристики свойств тонких металлических плёнок проведён расчёт металл-диэлектрического узкополосного фильтра для длины волны 270 нм. Показано, что при включении четырёх тонких плёнок молибдена в многослойную диэлектрическую структуру возможна эффективная отсечка пропускания <1,5 % в видимой области спектра при пике пропускания более 50 % для выделяемой длины волны и спектральной ширине фильтра <5 нм.

Страницы: 21-24
DOI: 10.15372/AUT20190603

4. Бессмельцев В. П., Павленко А. Н., Жуков В. И. Разработка технологии создания структурированных капиллярно-пористых покрытий методом 3D-печати для интенсификации теплообмена при кипении

Аннотация:
Рассмотрено применение метода селективного послойного лазерного спекания металлического порошка для нанесения капиллярно-пористых покрытий с заданной пористостью на теплоотдающие поверхности. Реализация данного метода в экспериментальных исследованиях процесса кипения на модифицированных поверхностях позволяет широко варьировать основные параметры микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий и других трёхмерных структур: материал, пористость, амплитуду (высоту), толщину остаточного слоя и длину волны капиллярно-пористых покрытий, размер и форму трёхмерных упорядоченных микротекстур. Показано, что использование такой технологии может увеличить коэффициент теплоотдачи при кипении на поверхности с капиллярно-пористым покрытием в несколько раз по сравнению с поверхностью без покрытия.

Страницы: 25-35
DOI: 10.15372/AUT20190604

5. Савелькаев С. В., Литовченко В. А., Заржецкая Н. В. Аналитический обзор двухсигнальных методов измерения S-параметров четырёхполюсников

Аннотация:
Рассмотрены двухсигнальный и модифицированный двухсигнальный методы измерения S-параметров пассивных четырёхполюсников, а также разработанный на их основе метод адекватного измерения S-параметров активных четырёхполюсников, например транзисторов. Методы реализуются коаксиальным имитатором-анализатором сверхвысокочастотных усилителей и автогенераторов в согласованных и рассогласованных с нагрузками его измерительных каналах. Рассмотрен способ калибровки имитатора-анализатора, обеспечивающий нормировку результатов измерения микрополосковому тракту. Исследованы область применения и взаимосвязь рассматриваемых методов с указанием их преимуществ и недостатков. Приведены данные о погрешности измерения этих методов.

Страницы: 36-47
DOI: 10.15372/AUT20190605

6. Апарников А. Н., Бурый Е. В., Орлов Н. Е. Модель температурной зависимости вольт-амперной характеристики линейки лазерных диодов

Аннотация:
На основании анализа отличий результатов экспериментальных измерений зависимости вольт-амперной характеристики (ВАХ) линейки лазерных диодов (ЛД) на базе гетероструктуры AlGaAs/GaAs от температуры и отсчётов этой зависимости, полученных в соответствии с известной моделью ВАХ светоизлучающих диодов, сделано предположение об источниках обнаруженных несоответствий. Учёт в модели изменений сопротивлений слоёв структуры ЛД, вызванных температурой, позволил заметно улучшить соответствие экспериментальных и модельных результатов. Показано, что измеренную величину падения напряжения на линейке ЛД при известной амплитуде протекающего тока можно использовать для оценки температуры активной области ЛД при построении систем термостабилизации, в том числе в твердотельных лазерах с системой накачки активного элемента на основе линеек ЛД.

Страницы: 48-54
DOI: 10.15372/AUT20190606

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

 7. Лихачев А. В. Модифицированный метод обнаружения мелких структур на зашумлённых изображениях

Аннотация:
Предложен классификатор, ориентированный на работу с фрагментами изображения размером 1 пиксель. Разделение элементов на объект и фон проводится по апостериорным вероятностям, при расчёте которых используется гистограмма. Вычислительный эксперимент показал, что разработанный алгоритм осуществляет более точную классификацию по сравнению с разделением по порогу яркости, определяемому из условия минимальности взвешенной суммы ошибок первого и второго рода.

Страницы: 55-63
DOI: 10.15372/AUT20190607

8. Шакенов А. К. Обнаружение объектов на пространственно-неоднородных фонах с использованием нейронных сетей

Аннотация:
Рассмотрено несколько подходов к применению нейронных сетей для обнаружения объектов на пространственно-неоднородных фонах. Реализован метод построения классификатора для обнаружения объектов непосредственно по наблюдаемым фрагментам. Предложен подход, заключающийся в комбинации метода согласованной линейной фильтрации и свёрточных нейронных сетей. Показано, что применённый подход позволяет уменьшить вероятность ложной тревоги при сохранении вероятности обнаружения объекта.

Страницы: 64-69
DOI: 10.15372/AUT20190608

9. Tan H., Li L., Wu G., Wang Q. Анализ цифровых изображений для обнаружения и идентификации внутренних дефектов в закрытых газовых смесителях

Аннотация:
Наличие дефектов внутренней структуры закрытых газовых смесителей (ЗГС) серьёзно влияет на нормальную работу оборудования. Для их обнаружения требуется эффективный неразрушающий метод. Исследована возможность использования рентгеновских цифровых изображений для контроля ЗГС. Кратко описан процесс их регистрации. В целях повышения качества исходных данных улучшена фильтрация шума алгоритмом нелокальных средних путём применения в нём коэффициента корреляции между областями изображения. Предложена модификация метода адаптивного выравнивания гистограммы с ограничением контраста. Система детектирования и предлагаемые методы обработки изображений были использованы для контроля двух ЗГС электроэнергетической компании (г. Чунцин, Китай). Установлено, что метод с высокой точностью выявляет дефекты оборудования и показывает его надёжность. Это исследование даёт теоретическую основу для дальнейшего внедрения рентгеновской технологии в область контроля оборудования ЗГС.

Страницы: 70-75
DOI: 10.15372/AUT20190609

10. Лапко А. В., Лапко В. А. Методика быстрого выбора коэффициентов размытости в непараметрическом классификаторе, соответствующем критерию максимума апостериорной вероятности

Аннотация:
Предлагается быстрый алгоритм выбора коэффициентов размытости ядерных функций в непараметрическом алгоритме распознавания образов, соответствующем критерию максимума апостериорной вероятности. Основу алгоритма составляют результаты исследования асимптотических свойств непараметрической оценки уравнения разделяющей поверхности и плотностей вероятностей при решении двухальтернативной задачи распознавания образов. Проводится сравнение предложенной методики и традиционного подхода, основанного на минимизации оценки вероятности ошибки классификации.

Страницы: 76-86
DOI: 10.15372/AUT20190610

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

11. Заболотский А. А. Влияние нелокальности отклика среды на поляризацию солитона

Аннотация:
Изучается влияние нелокальности на динамику поляризации импульса электрического поля в среде с кубичной нелинейностью. Для решения нелинейных уравнений применяется вариационный подход. Показано, что нелокальные и хиральные эффекты приводят к осцилляциям траектории и нелинейному вращению поляризации солитонных импульсов поля.

Страницы: 87-93
DOI: 10.15372/AUT20190611

12. Токарев М. П., Середкин А. В., Хребтов М. Ю., Петкогло Н. П., Вовк М. Ю., Чикишев Л. М., Дулин В. М., Маркович Д. М., Марчуков Е. Ю. Оптическая диагностика геометрии осесимметричного регулируемого сопла газотурбинного двигателя

Аннотация:
Современная авиационная промышленность решает задачу разработки многофункциональных двигателей, способных к полёту как на дозвуковых скоростях, так и на сверхзвуковых. Важной частью двигателей является сопло переменного сечения, которое позволяет изменять геометрию выходной части двигателя и, следовательно, его технические характеристики. В данной работе рассмотрен оптический бесконтактный метод восстановления формы сопла, основанный на компьютерном зрении. Для реконструкции используются данные, зарегистрированные двумя оптическими трёхмерными регистраторами, направленными на внутреннюю часть сопла во время наземных испытаний работы двигателя. Диагностика осложняется наличием горячей струи на пути обзора датчиков, изменением яркости свечения сопла в зависимости от режима, а также интенсивными механическими вибрациями. Выполненные стендовые испытания подтвердили работоспособность предложенного метода. По их результатам в режиме малого газа стандартное отклонение диагностированных диаметров выходного и критического сечений для каждого кадра не превышало 0,3 % от соответствующих размеров. Данные, полученные в результате подобной диагностики, могут учитываться при модернизации выходного устройства двигателя и системы управления тягой газотурбинного двигателя.

Страницы: 94-101
DOI: 10.15372/AUT20190612

13. Генералов В. М., Наумова О. В., Фомин Б. И., Пьянков С. А., Хлистун И. В., Сафатов А. С., Зайцев Б. Н., Зайцева Э. Г., Асеев А. Л. Индикация белка VP40 вируса Эбола с помощью нанопроволочного КНИ-биосенсора

Аннотация:
КНИ-биосенсоры без модификации поверхности использованы для индикации белка VP40 вируса Эбола путём выявления его иммунных комплексов со специфичными моноклональными антителами (MКA). Показано, что реакция специфичного взаимодействия VP40 и MКA даёт более выраженный отклик сенсоров, чем прямая адсорбция VP40 или антител на их поверхность. Образование комплексов антиген — антитело ведёт к накоплению отрицательного заряда на поверхности сенсоров. Индикация белка и комплексов белок — антитело осуществляется в реальном масштабе времени (∼200–300 с на пробу).

Страницы: 102-107
DOI: 10.15372/AUT20190613

14. Чугуй Ю. В. Повышение точности френелевского метода измерений диаметров круговых металлических цилиндров с произвольным коэффициентом отражения света

Аннотация:
Развит дифракционный френелевский метод прецизионного измерения диаметров круговых металлических цилиндров в диапазоне от единиц до сотен миллиметров с произвольным коэффициентом отражения света от их поверхностей. Метод основан на определении положения 1-го максимума во френелевской картине объекта, формируемой в свободном пространстве. В классе специальных функций — интегралов Френеля — получено выражение для дифракционной френелевской картины плоской модели фрагмента цилиндра, на основании которого найдена формула, учитывающая смещение положения 1-го максимума поля в зависимости от коэффициента отражения света. Введение соответствующей корректирующей поправки позволяет снизить составляющую погрешности измерений, обусловленную этим фактором, более чем на порядок. Результаты исследований могут быть использованы при разработке оптико-электронных систем прецизионного размерного контроля цилиндрических изделий.

Страницы: 108-116
DOI: 10.15372/AUT20190614

15. Кучеренко М. А., Лавринов В. В., Лавринова Л. Н. Реконструкция искажённого атмосферной турбулентностью волнового фронта с учётом оптической схемы телескопа

Аннотация:
Рассматривается реконструкция волнового фронта, содержащего турбулентные искажения оптического излучения. Реконструкция выполняется на основе метода Гартмана аппроксимацией волновой функции полиномами Цернике по оценкам локальных наклонов и анализируется исходя из заполнения гартманограммы фокальными пятнами в зависимости от схемы телескопа. В результате оценок объёма и качества информации о фазовых искажениях излучения по гартманограмме, сформированной в плоскости приёмного устройства, определены способы, позволяющие уменьшить остаточную ошибку реконструкции, обусловленную устройством телескопа.

Страницы: 117-125
DOI: 10.15372/AUT20190615

16. Гужов В. И., Ильиных С. П., Поздняков Г. А., Хайдуков Д. С. Восстановление изображений из цифровых голограмм, полученных при задании случайных фазовых сдвигов

Аннотация:
Рассматривается новый метод восстановления изображений из серии цифровых голограмм, полученных методом пошагового фазового сдвига при случайных значениях фазовых сдвигов. Показано, что изображения, восстановленные с цифровой голограммы в области Френеля на расстоянии, совпадающем с расстоянием от объекта до голограммы, состоят из двух частей, одна из которых является чётким изображением объекта, а вторая, вызванная неправильным заданием фазовых сдвигов, состоит из набора расфокусированных изображений объекта. При этом незначительно снижается качество восстановленного изображения. Этот эффект позволяет отказаться от использования прецизионных систем задания фазового сдвига и значительно снизить требования к стабилизации оптической установки.

Страницы: 126-135

DOI: 10.15372/AUT20190616

Указатель статей, опубликованных в журнале "Автометрия" в 2019 году