Секция «вычислительная техника и автоматизация производственных процессов»

Информационная система сбора данных учебно-методического комплекса дисциплин

Петрушина Е.С., научный руководитель Папировская Л.И.

(Самарский государственный университет путей сообщения)

ИС сбора данных УКМД включает в себя весь образовательный контент, в частности: дисциплины, рабочую программу дисциплины (РПД), лекции, лабораторные, практические работы и часы, отведенные на них, а также форму контроля (экзамен, зачет, курсовая) и тестовый материал, доступный для прохождения.

Создание ИС сбора данных УМКД позволит объединить в одной системе все образовательные материалы, курсирующие в рамках данного вуза. Данная система функциональна и позволяет также, кроме просмотра самих материалов, загружать пользователям, прошедшим авторизацию, другие лекционные и практические материалы, что способствует постоянному обновлению и пополнению системы соответствующим контентом. Также можно распечатать материал, представленный в ИС.

В дальнейшем, на основе этой системы, будет возможен переход на эффективный контракт, посредством этой системы будет собран весь материал, курсирующий в рамках вуза.

Система будет реализована на PHP с базами данных MS SQL, что обеспечит ее совместимость с другими системами и программным обеспечением.

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ РАСПОЗНОВАНИЯ МУЗЫКАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Мушин А.Е., научный руководитель Солдатова О.П.

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

Представлен анализ эффективности существующих в настоящее методов распознавания музыкальных композиций. Большинство методов распознавания аудио сигналов основаны на извлечении частотных характеристик. Сигнал разбивается на фрагменты, из которых извлекаются частотные характеристики сигнала. Для получения частотных характеристик используются различные преобразования, наиболее популярным из которых является быстрое преобразование Фурье. Так же часто используется дискретное преобразование Фурье, а так же модулированное комплексное преобразование.

Однако у алгоритмов, основанных на этих методах извлечения характеристик, есть существенны недостаток – они требуют значительных вычислительных ресурсов. Менее требовательным к ресурсам является метод распознавания композиций с применением технологии акустических отпечатков. Данный метод представляет собой компактную цифровую последовательность, которая описывает характерные частотные составляющие звукового сигнала. Для любой аудиозаписи отпечаток уникален и может быть использован для определения композиции. Эта особенность делает упомянутую методику крайне эффективной и обеспечивает высокий уровень распознавания композиции.

ПРОЕКТ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ мониторинга надёжности устройств электроснабжения на базе использования RFID – технологий

Ефремова И.А, научный руководитель доц. Козменков О.Н.

(Самарский государственный университет путей сообщения)

Определены требования к автоматизированной системе мониторинга надёжности устройств электроснабжения на базе использования RFID – технологий. Такая система должна обеспечивать повышение надежности электроснабжения железных дорог за счет прогнозирования ресурса деталей и узлов электрооборудования, отдельных элементов электроустановок; контроль и мониторинг квалификации персонала; контроль и мониторинг качества монтажных, ремонтных и других работ; контроль и мониторинг качества закупаемого оборудования и материалов; прогнозирование надежности элементов и устройств электроснабжения; прогнозирование наличия материалов, персонала и времени для производства работы.

Представлен проект. Полезная модель относится к устройствам контроля за процессами, связанными с использованием различного рода ресурсов, входящих в нее и исходящих из нее, а также планировать и контролировать их перемещение в системе, моделировать и выносить решение и прогноз. Техническим результатом системы является расширение функциональных возможностей, повышение надежности и достоверности конечных результатов. Технический результат достигается тем, что в устройство контроля, учета, планирования и прогноза при совершении действий с ресурсами, дополнительно введены блок сбора информации о рабочем персонале, блок считывания информации с материально — технических ресурсов, блок принятия решения, блок прогнозирования данных.

РАЗРАБОТКА СЕРВЕРА ПОТОКОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОТОКОЛУ RTMP

Бранковский А.Е., научный руководитель Карбаев Д.С.

(Поволжский государственный университет телекоммуникации и информатики)

Разработан сервер потоковой передачи мультимедиа данных через Интернет по протоколу RTMP (Real Time Messaging Protocol). Особенности протокола позволяют поддерживать постоянные соединения и осуществлять передачу больших объемов данных с малыми задержками. Сервер представляет собой приложение, осуществляющее потоковое вещание медиаданных клиентам. Поток данных разбивается на фрагменты, размер которых определяется динамически в зависимости от пропускной способности канала данных между сервером и клиентом. После запуска сервер находится в режиме ожидания подключений, при наличии хотя бы одного подключения сервер переходит в режим прием-передача данных. Клиентское приложение распространяется свободно компанией Adobe.

Сервер может поддерживать одновременно несколько подключений в однопоточном режиме, используя асинхронную модель, основанную на событиях. Проведены исследования эффективности передачи данных в зависимости от количества подключений, пропускной способности сети, применяемых методах кодирования аудио и видео. Разработанное приложение можно использовать для потокового вещания медиаданных, в качестве альтернативы платному Flash Media Server.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, НАСТРОЙКА И ОБУЧЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Сайфулин Б. Ж., научный руководитель доц. Гущин А. В.

(Самарский государственный университет путей сообщения)

При внедрении принципов самообучения в интеллектуальные системы управления или принципов самоорганизации многозвенной модульной структуры существенно меняются этапы проектирования критериев качества, функций полезности. Рассматриваемые принципы часто вступают в принципиальное противоречие с понятиями и идеологией классической автоматизации. Противоречия устраняются с переходом на технологии нечеткого лингвистического описания тех же критериев качества и функции полезности, а также при их аппроксимации алгоритмами нечеткого вывода. Введение общей лингвистической экспертной неопределенности снимает препятствия для адаптации в интеллектуальных системах принципов и методов динамического управления. Основной проблемой остается способ получения и модернизации экспертных знаний для систем критериального вывода и аппроксимации функций полезности. Известно, что функция полезности отражает степень рассогласования целевых действий и целевого состояния (достижения цели). Особенно сложным становится механизм оценки полезного состояния в оперативных условиях, когда среда состояния не детерминантна и возникновение препятствий для мобильного устройства, при движении к цели, нужно воспринимать как оперативную обстановку изменения целевых действий.

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОЧЕРЕДЯМИ ЗАДАНИЙ

Маренков С.В., научный руководитель Карбаев Д.С.

(Поволжский государственный университет телекоммуникации и информатики)

Разработана децентрализованная система управления очередями заданий, состоящая из независимых узлов. Каждый узел представляет собой сервер обработки заданий, который обеспечивает выполнение необходимых вычислительных задач и задач по преобразованию данных. Каждый из узлов может принять на себя роль сервера управления очередью заданий. В случае отключения такого сервера, его роль принимает на себя другой узел. В отличие от клиент-серверной архитектуры, такая организация позволяет сохранять работоспособность системы для произвольного количества узлов и различных комбинаций их состояний. Разработано клиентское приложение, которое содержит интерфейс мониторинга сети узлов и формирование очереди заданий.

Система позволяет добиться максимальной отказоустойчивости сети за счет постоянного отслеживания состояния заданий и перенаправления заданий, которые не закончили обрабатываться на отключившемся узле на другие доступные узлы.

Разработанную систему можно применять для обработки больших объемов данных, выполнения продолжительных вычислительных задач и равномерного распределения нагрузки между отдельными узлами кластера.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В ЗАДАЧЕ РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ В МНОГОМЕРНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Воронухин М.Е., научный руководитель проф. Засов В.А.

(Самарский государственный университет путей сообщения)

Рассматриваются алгоритмы и структурные схемы параллельных специализированных вычислительных устройств (СВУ), позволяющих осуществлять разделение сигналов в многомерных динамических системах, контролировать и обеспечивать устойчивость решения этой задачи в условиях априорной неопределенности свойств объекта. Предложенные алгоритмы и устройства позволяют представить вычислительный процесс мониторинга сложных объектов в виде ряда параллельных процессов и реализовать режим реального времени. Для разделения источников сигналов предлагаются параллельные СВУ, структурная схема которых состоит из двух процессоров: функционального и настроечного. Функциональные процессоры (ФП) в СВУ осуществляют собственно разделение сигналов источников, т.е. реализуют оператор, который по существу является обратной моделью для модели образования сигналов. Это специализированные параллельные процессоры, имеющие регулярную структуру, образуемую перестраиваемыми фильтрами и блоками суммирования. Число процессоров равно числу контролируемых узлов объекта и обработка информации в процессорах производится параллельно во времени. Предложены нерекусивная и рекурсивная структурные схемы реализации СВУ. Вычисление параметров перестраиваемых фильтров осуществляется настроечными процессорами (НП), которые реализуют алгоритмы разделения сигналов. СВУ для решения задачи разделения источников, имеют регулярную структуру, однотипные функциональные процессоры, что упрощает технологию их реализации.

Разработка программы расчёта параметров автоколебаний в релейных системах УПРАВЛЕНИЯ

Кузичкин А.А., научный руководитель Шкромадо А.А.

(Самарский государственный технический университет, филиал в г. Сызрань)

На базе программного пакета Mathcad 15 создана программа расчёта показателей автоколебаний релейных систем управления – амплитуды А и частоты ωА. Входными данными программы являются характеристики релейного элемента и линейной непрерывной части САУ, выходными – амплитуда и частота.

Расчёт показателей основан на методе гармонического баланса, который базируется на гармонической линеаризации нелинейной статической характеристики и применении методики оценки устойчивости автоколебаний по методу Гольдфарба. Разработанная программа вычисления параметров автоколебаний ликвидирует существенный недостаток метода – решение получают графо-аналитическим способом, т.е. решение связано с большой трудоёмкостью. Программа позволяет выделять режимы работы релейных систем управления, когда автоколебания отсутствуют.

В дальнейшем планируется её внедрение в имитационную модель управления технологическими процессами.

РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ ДЛЯ ОПИСАНИЯ АЛГОРИТМОВ ДЕЙСТВИЙ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ И НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ В СИСТЕМЕ «АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР»

Скорюпина Е.Г., научный руководитель доц. Симонова Е.В.

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

Разработана модель представления знаний для модуля поддержки принятия решений в системе «Адаптивный тренажер». Модель предназначена для преобразования алгоритмов действий специалистов главной оперативной группы управления (ГОГУ) из графического описания, используемого в конструкторе алгоритмов, в знания, представленные в виде онтологии. Система «Адаптивный тренажер» позволяет решать задачи формирования у специалистов ГОГУ умений и навыков действий в аварийных ситуациях: правильной реакции на события, планирования мероприятий по парированию аварийной ситуации на борту РС МКС, контроля исполнения планов.

С помощью конструктора алгоритмов инструктор задает последовательность действий для устранения аварийной или нештатной ситуации. Каждое действие изменяет сцену физического мира, в которой работают участники тренировки. Модуль моделирования изменяет текущую сцену с учетом действий, выполняемых согласно алгоритму. Инструктор на основе анализа изменяемых параметров может проверить корректность составленного алгоритма. Параметры представляются в виде кадров телеметрии, являющихся штатным форматом данных.

Разработанный модуль использует данные о графическом представлении алгоритма, полученные на выходе знания сохраняются в онтологии системы. Подобные алгоритмы эффективны при определении первоначального плана (или перечня рекомендаций) по ликвидации аварийных и нештатных ситуаций.

АСИНХРОННАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ АУДИОКОНФЕРЕНЦИЙ В ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Буртыкин Д.А., научный руководитель Карбаев Д.С.

(Самарская государственная областная академия (Наяновой))

Одним из распространенных способов передачи музыки и авторских передач слушателям-клиентам в формате интернет-радио является интернет-трансляция, то есть непрерывная передача информации от сервера клиентам с возможным наличием потерь. Данные подходы использовались для разработки сервера и клиентов аудиоконференций в локальной сети на языке платформе Java 8.

Решение задачи по созданию сервиса трансляции звука в локальной сети разделяется на серверную и клиентскую часть. Для работы со звуком в Java используется стандартный пакет javax.sound, для передачи потока данных используется тип TargetDataLine. Для считываемого звука задаётся новый формат (AudioFormat), аргументом является шаблонный файл, с которого копируется вся необходимая информация.

Сервер транслирует информацию клиентам, не сохраняя её. В случае многопоточного приложения для каждого нового клиента создаётся отдельный поток, отвечающий только за этого клиента и взаимодействие с ним. При большом количестве клиентов такой подход оказывается ресурсоемким. Поэтому передача данных клиентам осуществляется в асинхронном режиме. При запуске клиента необходимо ввести адрес сервера в локальной сети и желаемое имя пользователя. Получаемые клиентом файлы воспроизводятся и заменяются новыми.

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ «SMART TASKS»

Проценко Д. А., научный руководитель Симонова Е. В.

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

Создано мобильное приложение для мультиагентной системы планирования «Smart Tasks», предназначенной для максимально рационального распределения времени выполнения персональных задач.

Приложение спроектировано с помощью HTML5/JavaScript – фреймворка PhoneJS мобильного фреймворка DevExtreme из набора утилит DevExpress и поддерживается несколькими мобильными операционными системами (iOs, Android, Windows Phone 8, Tizen). Архитектура приложения основана на трёхзвенной модели, в которой используются следующие компоненты: клиент, отвечающий за обработку информации и взаимодействие пользователя с ней; сервер приложений, предназначенный для корректного обращения к третьему компоненту – серверу базы данных (БД), хранящему необходимые данные. Серверная часть состоит из модуля MobileHost – веб-службы, обрабатывающей http-запросы клиентской стороны и обращающейся к серверу БД для выполнения запроса. Клиентская часть построена с использованием принципа SPA (Single-page Application): вся необходимая на данный момент информация сосредоточена на одной странице, что позволяет быстро и легко получить доступ к нужному контенту. Приложение состоит из трёх страниц: авторизация – ввод логина и пароля для доступа к списку задач; персональный список задач с возможностью сортировки по имени/приоритету; детали о задаче, содержащие более подробную информацию, а также шкалы трудоёмкости.

ПОСТРОЕНИЕ МНОГОСПУТНИКОВЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЕРВИСНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Мирошников Д.Ю., научный руководитель доц. Симонова Е.В.

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

В работе рассмотрено применение сервисно-ориентированной архитектуры при построении многоспутниковых систем. В данной архитектуре все функции определяются как независимые сервисы с вызываемыми интерфейсами. При этом интерфейс сервиса не зависит от аппаратной платформы, операционной системы и языка программирования, что является очень полезным свойством, так как компоненты космической системы имеют различную организацию.

Для объединения оборудования космических аппаратов (КА) в информационную сеть предлагается использовать технологии «интернета вещей» (Internet Of Things), позволяющие объединять различные физические устройства, способные взаимодействовать друг с другом или с внешней средой. Конкретной реализацией этой технологии является протокол MQTT, на основе которого был разработан программный модуль получения телеметрических данных КА.

Использование сервисно-ориентированной архитектуры позволит предоставлять космические услуги потребителям в виде интернет-портала без необходимости самостоятельного планирования выполнения заказов, а у производителей и владельцев КА появится возможность сдавать оборудование КА в аренду.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА В ПАКЕТЕ FLUX.

Дьяконов А.И., Федотенко М.А., Турбин В.В., научный руководитель проф. Плешивцева Ю.Э.

(Самарский государственный технический университет)

Для моделирования стадий нагрева в технологических комплексах обработки металлов давлением используется разработанный французской компанией Cedrat специализированный программный пакет Flux, предназначенный для расчета и оптимизации электротехнических процессов и систем.

В данном пакете разработана двумерная нелинейная численная модель процесса периодического индукционного нагрева цилиндрических алюминиевых заготовок в двухсекционной нагревательной установке.

Рассмотрены основные этапы численного моделирования: создание модели заданного конструктивного исполнения, задание физических свойств материалов, создание эквивалентных электрических цепей отдельных секций индукционной системы, генерация конечно-элементной сетки, решение взаимосвязанных электромагнитной и тепловой задач на основе метода конечных элементов, вывод результатов моделирования системы в форме, удобной для использования в оптимизационных процедурах.

В результате моделирования исследуемой системы получены зависимость индуцируемой в заготовку мощности от времени, распределение температуры по объему заготовки в любой момент процесса нагрева, рассчитать индуцируемую в заготовку энергию посредством численного расчета интеграла от кривой индуцируемой мощности. Произведен анализ возможностей применения разработанной модели для оптимизации процесса.

РАЗРАБОТКА ИНТЕРНЕТ ПОРТАЛА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ ГОСУДАРСТВЕННО-ЧАСТНОГО ПАРТНЕРСТВА «SMART PROJECTS»

Новиков Д. А., научный руководитель Симонова Е. В.

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

Цель работы – создание Интернет портала управления проектами на основе настольной клиент-серверной версии системы. Основная задача - автоматизация проектной деятельности департамента управления проектами и программами министерства экономического развития, инвестиций и торговли Самарской губернии. Приложение может быть использовано для организации работы отдельного управления или департамента в целом.

Основные задачи Интернет-портала: ведение проектов государственно-частного партнерства (ГЧП); управление поручениями и задачами по проектам ГЧП; ведение и отслеживание событий по проектам ГЧП; хранение материалов проектов; отслеживание вопросов (поручений и задач), требующих решения и контроля на главной странице; ведение календаря событий и поручений.

Разработанное приложение является полноценным веб-сервисом, спроектированным по архитектурному стилю REST. Вызов удаленной процедуры осуществляется в результате отправки HTTP-запроса на сервер. Обмен данными между порталом и сервером происходит в формате JSON. Для создания пользовательского интерфейса веб-сервиса использовался клиентский фреймворк Kendo UI и язык гипертекстовой разметки HTML5. Внешний вид пользовательского интерфейса обеспечивает динамический язык стилей LESS. Архитектура приложения основана на паттерне проектирования MVVM. Основным языком разработки является JavaScript.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОТЛОАГРЕГАТА, ОСНАЩЕННОГО АВТОМАТИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Кривцова Е.В., научный руководитель доц В.Е.Серенков

(Самарский государственный технический университет)

В работе проведено исследование динамических режимов котла с помощью пакета моделирования VisSim и выполнен анализ на соответствие допустимых отклонений параметров по технологическим ограничениям. Все исследования основаны на реальных динамических характеристиках ТГМ-84 с учетом максимальных возмущающих воздействий со стороны потребителя. Рассмотрены варианты с различным количеством котлоагрегатов участвующих в регулировании тепловой нагрузки котельного цеха.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МУЛЬТИАГЕНТНОГО МЕТОДА ПЛАНИРОВАНИЯ СЕАНСОВ СВЯЗИ С МИКРОСПУТНИКАМИ

Осипов И.В., научный руководитель доц. Симонова Е.В.

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

Целью экспериментальных исследований является анализ влияния критериев эффективности на результаты планирования, а также оценка времени, затраченного на построение расписания. Исследуются два критерия эффективности: критерий оперативности выполнения заявок и критерий уровня загрузки наземных станций. В результате эксперимента определено, что выбор того или иного критерия оказывает существенное влияние на результаты планирования, при этом значительно изменяется не только время выполнения заявок, но и количество задействованных наземных станций. Так же анализируется зависимость затраченного на построение расписания времени от числа заявок и доступных для планирования станций. В результате эксперимента определено, что с ростом числа заявок время, затрачиваемое на планирование, увеличивается незначительно, однако, если одновременно с этим начать увеличивать количество наземных станций, то время планирования, увеличивается в геометрической прогрессии.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «КОРПУС» ШАРОВОГО КРАНА.

Поляев С.С., научный руководитель доц. Береснев Ю.Л.

(Самарский государственный технический университет)

Предлагается автоматизированный комплекс токарной обработки деталей типа «Корпус» шарового крана. Автоматизированный комплекс является альтернативой базового технологического процесса изготовления шаровых кранов на производстве ОАО «ПензТяжПромАрматура» в г. Пенза, который осуществляется на предметно-замкнутых участках с использованием универсальных средств технологического оснащения.

Разработан технологический процесс комплексной токарной обработки деталей в условиях автоматизированного производства с использованием оборудования с ЧПУ. Разработана структурная схема комплекса, включающая станок типа обрабатывающий центр (ОЦ) фрезерно-сверлильно-расточной группы, модели PUMA-600, имеющий механизмы главного движения; продольных, поперечных, круговых подач крестового и поворотного столов; вертикальных перемещений шпиндельной бабки; накопления и автономного движения режущего инструмента. В состав комплекса входят транспортно-накопительная система (ТНС) и автоматизированное устройство загрузки-выгрузки, кинематические схемы которых описывают функциональную взаимосвязь ТНС и ОЦ, а также показывают, как отдельные механизмы комплекса, так и их системы выполняют процесс комплексной токарной обработки.

Движения основного и вспомогательного оборудования обеспечиваются системой, управления на базе программируемого логического контроллера ОВЕН 100.

УСКОРЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШТАМПОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРИМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРИЗОВАННЫХ БАЗ ДАННЫХ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ

Гаврилов И.В., Рубцов А.В., Шатров А.А., научный руководитель Путеев П.А.

(Тольяттинский государственный университет)

Представлен способ параметризации типовых деталей и узлов штампов последовательного действия для использования в модуле Progressive Die Wizard для системы автоматизированного проектирования Siemens NX 9.0. Ускорение проектирования осуществляется за счет автоматизированной загрузки модели подходящей типовой детали в штамп. Способ основан на определении ключевых параметров электронных моделей деталей и задании этих параметров в моделях деталей и сборок. Электронные модели и сборки деталей основаны на стандартах предприятия (СТП АвтоВАЗ). Параметры должны были отражать известные эмпирические правила выбора деталей штампа в зависимости от геометрии штампуемого изделия. Из списка созданных выражений выбирались те, которые будут доступны для выбора инженеру напрямую, и записывались особым образом в форматированную таблицу базы данных. На основе моделей и табличных файлов, в которых прописывались ссылки на модели с выражениями, создана библиотека деталей, названная TSU. Размеры деталей при загрузке высчитываются автоматически в зависимости от параметров детали, для которой разрабатывается штамп, и уже загруженных шаблона штампа и детали. В результате получена библиотека типовых деталей последовательных штампов для использования в процессе моделирования в NX поддерживаемых версий.