Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск
Том 18, № 5 (2020)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА

5-8 106
Аннотация

Одно из основных направлений в СВЧ электронике – получение сверхбольшой мощности. В вакуумных системах преобразуется энергия электронного потока, где основное повышение выходных мощностей СВЧ устройств возможно только при использовании все более мощных электронных потоков. Увеличение же мощности электронных потоков возможно за счет повышения переносимых ими токов или в результате повышения энергии электронов. Учитывая закон, связывающий токи и напряжения в электронных системах, работающих при ограничении тока пространственным зарядом, получение сверхбольшой мощности электронных потоков связано с использованием электронов с релятивистскими скоростями, т. е. приближающихся к скорости света. Также в настоящее время релятивистские электровакуумные устройства (лампы бегущей волны и лампы обратной волны) используют магнитную фокусировку для линейного релятивистского потока, что значительно усложняет и мешает внедрению простых сверхпроводящих электродинамических систем, так как высокочастотная сверхпроводимость металлов исчезает в постоянных магнитных полях. Между тем использование упрощенных сверхпроводящих структур в сверхмощных приборах позволяет значительно повысить энергетику этих приборов за счет сильного уменьшения омических потерь, что ограничивает энергетику прибора, разрушая рабочую поверхность электродинамической системы при увеличении мощности или длительности импульса генератора. В статье приведена модернизированная конструкция генератора СВЧ нового типа – релятивистского гелитрона. Здесь рассматривается более простая конструкция коаксиального резонатора, полученная благодаря конструктивному исполнению с использованием закритического сужения радиуса внутреннего проводника на моде Hn1lэлектромагнитного поля, а не коаксиальный резонатор с режекторными фильтрами.

9-16 80
Аннотация

В современной СВЧ электронике крайне актуальна оценка возможности эффективной генерации высокостабильных мод колебаний и создания малошумящих генераторов миллиметрового диапазона длин волн. Цель исследований заключалась в определении типа волны для наиболее эффективных мод колебаний и обеспечении работы различных мод в режиме взаимной синхронизации, которая становится возможной, поскольку в реальные конструкции генераторов могут входить ряд реактивных элементов, которые в диапазоне СВЧ формируют ряд резонансных частот. В данной работе показывается, как можно обеспечить условия генерации на той или иной частоте и одновременно получить высокую стабильность колебаний.
Основными методами исследований являлись: анализ и обобщение литературных данных и результатов собственных исследований особенностей генерирования колебаний в многоконтурной системе генератора на диоде Ганна и условий, при которых устанавливается высокая стабильность частоты; экспериментальные исследования с использованием СВЧ анализаторов спектра, микроволновых устройств. В работе рассчитаны возможные частоты генерации, проведены исследования режимов работы диодного генератора и экспериментально измерены их фазовые шумы. Показано, что при приближении частоты генерации к частоте отсечки волновода с помощью подстроечных элементов конструкции или изменением напряжения питания возникает режим взаимной синхронизации колебаний на высоких гармониках с использованием типа волны Н102 в очень узком диапазоне частотных (фазовых) шумов.
Экспериментально исследован генератор с многоконтурной резонансной системой и получена небольшая величина фазовых шумов для обоих типов волн Н101 и Н102. При этом наилучшие параметры и шумовые характеристики имели место на наиболее низких типах видов колебаний. Данные результаты обладают экспериментальной новизной, что позволяет надеяться на разработку конструктивных решений, обеспечивающих создание высокостабильных малошумящих генераторов миллиметрового диапазона длин волн с минимальными массогабаритными параметрами.

17-25 77
Аннотация

Методом электрохимического осаждения на подложках из монокристаллического кремния получены структуры на основе ZnO и Cu, представляющие собой поликристаллический композит, состоящий из кристаллического ZnO с кристаллографической ориентацией (002) и (101), легированного Cu, и кристаллитов металлической Cu. При исследовании полученных пленок методом рамановской спектроскопии было подтверждено образование кристаллического ZnO. Было получено, что на спектрах комбинационного рассеяния всех образцов присутствует полоса с максимумом, относящаяся к колебательной моде ZnO 2А1(LO). Также на спектрах каждого из образцов присутствует полоса в области 649 см-1, не связанная с колебательными модами решетки собственного кристаллического ZnO. Показано, что при увеличении плотности тока осаждения в диапазоне 2–10 мА/см2 концентрация Cu в материале снижается, при этом уменьшается количество кластеров Cu, но возрастает степень легирования ZnO ионами Cu. Композиты на основе ZnO демонстрируют широкую полосу фотолюминесценции в диапазоне длин волн 500–700 нм, связанную с наличием вакансий и междоузельных атомов кислорода в кристаллической решетке. При плотности тока осаждения 5 мА/см2 наблюдается коротковолновой сдвиг полосы фотолюминесценции, обусловленный легированием Cu, так как в запрещенной зоне создаются примесные уровни, связанные с присутствием Cu в пленках ZnO. Наблюдалось изменение интенсивности излучения при плотности тока 10 мА/см2, что обусловлено большей толщиной полученных пленок. Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологии изготовления оптоэлектронных и фотовольтаических приборов, фотокаталитических покрытий на основе ZnO.

26-34 82
Аннотация

Цель работы – разработка метода повышения достоверности виброакустической диагностики промышленного оборудования, работающего в различных скоростных режимах. Получена выборка сигналов виброускорения, снятых с корпуса испытательного стенда при его работе с изменяющейся скоростью. Обосновано предварительное разделение вибросигнала на три частотных диапазона. Оценены зависимости мощности вибрации от скорости вращения приводного вала в различных частотных областях. Предложен алгоритм компенсации изменения мгновенной мощности вибросигнала при меняющейся скорости работы оборудования. Алгоритм основан на использовании эмпирических зависимостей мощности вибросигнала в указанных диапазонах от скорости вала, полученных усреднением по ансамблю сигналов. Для оценки изменения мощности сигналов используется их вычисленное в скользящем временном окне среднеквадратическое значение. Оценивается среднее по ансамблю сигналов относительное изменение мощности вибросигнала в каждом диапазоне частот при отклонении скорости от ее выбранного значения. Мгновенные значения сигналов в каждом диапазоне частот делятся на рассчитанные отношения. Таким образом компенсируются только изменения мощности, вызванные изменением скорости оборудования. Изменения, вызванные развитием дефекта оборудования, сохраняются. Результирующий сигнал, подлежащий дальнейшему анализу, получается сложением обработанных сигналов в трех частотных областях. Показано, что компенсация изменения мощности снижает разброс параметров вибросигнала, используемых для оценки технического состояния оборудования. Таким образом, качество работы системы виброакустической диагностики улучшается, если предварительно компенсировать изменение мощности вибросигналов, обусловленное изменением скорости оборудования. Качество работы алгоритма проверялось на таких статистических параметрах вибрации, как среднеквадратическое значение и пик-фактор вибросигнала.

35-43 190
Аннотация

В настоящей статье проведено исследование и анализ результатов применения численных итерационных методов решения систем нелинейных уравнений (Ньютона, модифицированный метод Ньютона, градиентного спуска, последовательных итераций, Левенберга-Марквардта), составленных и используемых для вычисления прямоугольных пространственных координат источников радиоизлучения в разностно-дальномерных комплексах пассивной локации различной конфигурации (от 3-х до 4-х приемных пунктов). Целью исследований явилось определение оптимального числа приемных пунктов и выбор наиболее эффективного алгоритма координатных преобразований вектора наблюдаемых параметров (совокупность оценок разностей дальности) в вектор измеряемых параметров (прямоугольные пространственные координаты). В качестве критериев сравнения использовались следующие параметры: рабочая зона (часть пространства, в пределах которой отклонение оценок координат целей от их истинных значений не превышает максимально допустимых значений); средняя ошибка вычисления пространственных координат в рабочей зоне; число итераций вычисления координат в анализируемой части пространства. Проведя сравнительный анализ полученных характеристик и зависимостей был сделан вывод о том, что оптимальным является включение в состав комплекса четырех приемных пунктов и использование для вычисления пространственных координат источников радиоизлучения метода Левенберга-Марквардта.

44-52 160
Аннотация

В работе предложен подход к проектированию общей подсистемы автоматической генерации вопросов в интеллектуальных обучающих системах. Проектируемая подсистема позволяет автоматически генерировать различные типы вопросов на основе информации из базы знаний и сохранять генерируемые вопросы в базе знаний подсистемы для последующего использования. Основной частью подсистемы является модуль автоматической генерации вопросов, позволяющий генерировать вопросы разных типов на основе существующих стратегий генерации вопросов в сочетании со структурными характеристиками баз знаний, построенных по технологии OSTIS. Предложен ряд стратегий автоматической генерации вопросов, использование которых позволяет автоматически генерировать вопросы различных видов, такие как вопросы на выбор, вопросы на заполнение пробелов, вопросы на толкование определений и т. д. Важнейшей частью подсистемы является база знаний, в рамках которой хранится онтология вопросов, включая сами экземпляры вопросов. В данной работе база знаний построена на основе стандартов технологии OSTIS. Разработана классификация типов автоматически генерируемых вопросов, а также предметная область для хранения генерируемых вопросов и соответствующая им онтология, описанная в базе знаний подсистемы. Генерируемые вопросы хранятся в базе знаний подсистемы в виде SC-кода, который является стандартом технологии OSTIS. При тестировании пользователей данные генерируемые вопросы преобразуются в соответствующие вопросы на естественном языке с помощью естественно-языкового интерфейса. В сравнении с существующими подходами, предложенный в данной работе подход имеет определенные преимущества, а подсистема, разработанная с использованием предложенного подхода, может быть применена в различных обучающих системах, построенных по технологии OSTIS.

53-61 88
Аннотация

Цель работы – разработка моделей и алгоритмов оптимизации паросочетаний в динамически формируемых графах асимметричных отношений в координируемых открытых системах взаимодействующих агентов с централизованным и коллективным управлением. Динамическая асимметричная задача оптимизации паросочетаний здесь возникает как результат компромиссной аппроксимации отображения метода динамического программирования на поток известных открытых задач о назначении или нескольких странствующих коммивояжёров. Однако представленные таким образом альтернативы ветвления на независимых задачах не учитывают взаимозависимость реальных отношений между агентами и их заданиями, включая их привязку ко времени. Игнорирование зависимости альтернатив ветвления приводит к задержке момента или потере качества назначения заданий координируемым агентам. Основная идея предлагаемой реализации известного для эффективного управления принципа – откладывание момента принятия окончательного решения на наиболее поздний момент, учет восприимчивости системы к локальным изменениям переменных состояния. Взаимозависимость состояний выявляется на основе анализа соответствия графа текущего паросочетания оптимальному решению на подграфе совершенного паросочетания. Переход между состояниями реализуется инкрементальной версией алгоритма реоптимизации решения линейных задач о назначении методом кратчайшего пополняющего пути. Пространство состояний поиска – динамически формируемый двудольный разреженный граф альтернатив сочетания агентов и задач, представленный списком дуг. Для выделения множеств изменившихся дуг предложено дополнить веса дуг границами интервалов устойчивости решения, факультативно формируемых в фоновом режиме. По умолчанию вес измененной дуги совпадает с границей интервала устойчивости. На каждом цикле коррекции списков агентов, задач и их ассоциаций выделяются подмножества элементов, для которых требуется пересмотр паросочетания. Усиленное условие отбора таких элементов – выход за границы интервала устойчивости. При этом асимметрия задачи назначения учитывается выбором структуры смежности для доли графа с минимумом вершин. В результате время реакции процедур решения задачи назначения сокращается на порядок.

62-70 74
Аннотация

Целью исследования являлась разработка методики оценки состояния двигательной адаптации на уровне основных суставных элементов локомоторной системы при выполнении постуральных девиаций с инерциальными компонентами в группе здоровых добровольцев (n=24). Для проведения исследования использовалась технология «умного» костюма «Teslasuit» с системой инерциальных измерительных сенсоров. На основе полученных кватернионов выполнялась реконструкция виртуальной скелетной модели тела испытуемого с последующим расчетом угловых ускорений для каждого направления пространственного перемещения с последующим частотным преобразованием и выделением показателей инерциальной кинематики в частотных полосах 0,1–5, 6–10 и 11–15 Гц. Для оценки двигательных адаптивных реакций были разработаны тестовые задания: тест латеро-латеральных девиаций, тест вентро-дорзальных девиаций, тест аксиальных ротаций вокруг вертикали, тест линейных перемещений по вертикали. Все тестовые задания выполнялись с применением биологически-обратной связи. Проведенное исследование выявило наличие универсальных механизмов регуляции двигательной адаптации с активацией компонентов осевых ротаций туловища и осевых ротаций и сгибаний ведущего плечевого сустава. Вместе с этим обеспечение динамической фазы постуральной регуляции при осевых ротациях и наклонах туловища приводит к активации механизмов двигательной адаптации со стороны ведущего тазобедренного, коленного и голеностопного суставов, при этом аксиальные перемещения формируют картину кинематической стабилизации данных элементов локомоторной системы.

71-79 80
Аннотация

Цель работы – разработка базовых структур данных и эффективных по быстродействию и памяти алгоритмов слежения за изменениями предопределенных решений о множествах кратчайших путей на транспортных сетях, уведомления о которых получают автономные координируемые транспортные агенты с централизованным или коллективным управлением. Характерная особенность транспортных операций – независимость и асинхронность появления возмущений оптимальных решений, а также отсутствие глобального влияния отдельных возмущений на множество всех процессов на сети. Тем самым, очевидно, определяется целесообразность реализации идеи реоптимизации существующих решений в реальном времени по мере поступления информации о возмущениях структуры и параметров транспортной сети, различных ограничений на использование существующих кратчайших путей. В отличие от классических задач поиска кратчайших путей на статических или динамических графах, набор контролируемых наблюдателем ситуаций предлагается дополнить учетом ассоциаций деревьев кратчайших путей с фактически использующими такие пути агентами. Это позволит улучшить реактивность процессов уведомления агентов для своевременного переключения на новый путь. Пространство состояний поиска – динамически формируемый двудольный разреженный граф транспортной сети, представленный списком дуг. Базовый алгоритм поиска кратчайших путей использует схему Дейкстры, но реализует для формирования результата поиска метод бутстрэппинга. Компактность представления наблюдаемого леса кратчайших путей достигается отображением отдельных деревьев такого леса на проекцию вершин дерева в памяти, где позиция каждой вершины соответствует расстоянию от корня дерева. Предложенная версия построения процедуры поиска опирается на существующие в системах управления базами данных механизмы создания разных реляционных представлений физической модели данных. Это избавляет от необходимости решения технологических задач комплексирования гетерогенных моделей динамических транспортных сетей, распределения памяти. В результате спецификация различных правил логистики транспортных операций упрощается, так как такие операции в терминах объектно-ориентированных моделей легко определяются полиморфными классами переходов между узлами транспортной сети.

80-88 77
Аннотация

Индивидуальное прогнозирование надежности полупроводниковых приборов c учетом постепенных отказов является актуальной задачей, так как позволяет выбрать высоконадежные экземпляры для ответственных электронных устройств длительного функционирования. Применительно к биполярным транзисторам предлагается подход, позволяющий решать задачу прогнозирования путем использования в качестве имитационного воздействия электрическое напряжение, прикладываемое к переходу коллектор – эмиттер. На примере биполярных транзисторов большой мощности типа КТ872А показано, как можно решить задачу прогнозирования. Для выборки транзисторов этого типа с использованием результатов выполненного обучающего эксперимента получены два уравнения для описания рассматриваемого электрического параметра (статического коэффициента передачи тока базы в схеме с общим эмиттером), по значению которого судят об отсутствии или наличии постепенного отказа для конкретного экземпляра. Первое уравнение показывает, как электрический параметр в среднем изменяется в зависимости от прикладываемого к переходу коллектор – эмиттер электрического напряжения. Второе уравнение описывает в среднем деградацию электрического параметра при длительной наработке транзисторов. На основе этих двух уравнений получена имитационная модель надежности биполярных транзисторов рассматриваемого типа в виде функции связи, показывающей, какой уровень имитационного напряжения соответствует заданной наработке. Полученная имитационная модель применительно к транзисторам рассматриваемого типа позволяет выполнять индивидуальное прогнозирование надежности по постепенным отказам однотипных экземпляров, не принимавших участия в обучающем эксперименте. Для этого вначале определяют значение имитационного напряжения, соответствующее заданной наработке. Достигается это путем подстановки в модель заданной наработки. Индивидуальное прогнозирование надежности нового однотипного экземпляра состоит в измерении у этого экземпляра электрического параметра при напряжении на коллекторе транзистора, соответствующем рассчитанному имитационному значению, и сравнении результата измерения с нормой, установленной на электрический параметр.

89-97 211
Аннотация

Целью работы, изложенной в статье, является рассмотрение и демонстрация применения графовых технологий для глубокого анализа данных. В статье рассматривается интеллектуальная система комплексного анализа данных интернет-источников и возможные направления ее дальнейшего развития. Данная система представляет собой многоцелевой кластер с использованием технологий построения графа знаний, методов и моделей машинного обучения для глубокого анализа данных интернет-источников (например, научных публикаций, социальных сетей, СМИ). Целью анализа является выявление наиболее важных публикаций в некоторой области (например, в робототехнике, космических исследованиях, здравоохранении, в социальной сфере), тематический анализ этих публикаций, выявление лидера научного направления, предсказание тенденций развития направлений и взаимодействия групп людей. При разработке данной системы были применены вероятностные алгоритмы машинного обучения и методы построения и обслуживания графовой модели социальной сети авторов и их публикаций, определение рейтинга конкретного автора публикаций, определение тематик публикаций и классификация их по областям знаний. Основой для создания интеллектуальных приложений являются графовые технологии, которые позволяют делать более точные прогнозы. Совместное применение методов и алгоритмов машинного обучения с графовыми технологиями позволяет получать скрытые зависимости и выполнять предиктивный анализ информации, получать ответы в режиме реального времени, реализовывать алгоритмы искусственного интеллекта. В основу методов совместной работы с графовыми технологиями и машиного обучения (например, применение нейронных сетей) положен графовый эмбеддинг. Данная технология позволяет выполнять всесторонний, глубокий и интеллектуальный анализ информации. Приведены аналитические отчеты, полученные с помощью графовых технологий в интеллектуальной системе комплексного анализа данных интернетисточников.



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


ISSN 1729-7648 (Print)
ISSN 2708-0382 (Online)