3635

зацепления Р меняет свое положение (рис. 1) в зависимости от геометрической формы зубчатых колес и заданного закона их движения. Основным требованием, предъявляемым к кинематике некруглых цилиндрических зубчатых передач, является сохранение передаточного числа в определенном диапазоне. Такое условие возможно при постоянном контакте воображаемых линий при качении их друг по другу без скольжения. В теории зацепления такие мнимые линии называются начальными кривыми.

Рис. 1. Изменение положения полюса зацепления Р

Геометрические особенности начальных кривых зависят от параметров сопряженных рабочих профилей зубьев.

Из теоретической механики известно (рис. 1), что точка Р является мгновенным центром скоростей вращающихся кривых относительно стоек 0, а начальные кривые представляют собой центроиды Ц1 и Ц2 в относительном движении начальных кривых, так как движутся по поверхности друг друга без скольжения. Аналитический расчет эллипсоидных зубчатых колес начинается с определения геометрических особенностей указанных центроид.

Для некруглых зубчатых овальных и эллиптических колес, центроидами будут овалы и эллипсы. Обычно в таких колесах задаются только функциями перемещения колес в аналитическом или в табличном виде.

Считаем, что зубья будут прямые некоррегированные и нарезаться без коэффициента смещения. Также известны модуль , число зубьев приводного звена (как правило – шестерни) , передаточное число Очевидно, что диапазон измененияпередаточногочислазубчатого зацепления зависит от геометрической формы центроид. ДЛя некруглых колес это число переменно, и изменяется по определенному закону.

Основной задачей при расчете некруглых зубчатых колес является получение точного значения межосевого расстояния, которое полностью удовлетворяет условию замкнутости центроиды некруглого колеса. Из-за сложности ее геометрической формы необходима зависимость между углами поворота колес передачи (рис. 2).

30

рассмотрим другой более рациональный способ расчета с помощью метода

Входными параметрами являются смещение и текущие величины угла

.С помощью данного блока, путем последовательных приближений для межосевого расстояния выполним условие замкнутости центроиды зубчатого колеса.

31

соответствующих точек на центроиде колесапо формуле

Далее разместим зубья на центроидах колес. Для точности считаем, что в исходном положении на линии центров совпадают ось зуба колеса и ось впадины шестерни, а дискретные, теперь уже непроизвольные, величины соответствуют позициям впадин шестерни на центроиде.

Зубья и впадины шестерни распределены по делительной окружности

при этом координаты профилей зубьев для изображения на рисунке найдем по способу, описанному в [1, 4].

Рис. 3. Прототип модели некруглой цилиндрической зубчатой передачи

Переходим к колесу 2. Функции ( ), ( ) определяют разметку колеса. В этих точках необходимо разместить зубья. Используем метод приведенного колеса, в котором каждый зуб вычисляется как зуб круглого колеса с делительной окружностью, радиус которой равен радиусу кривизны центроиды в соответствующем месте.

32

Радиус кривизны плоской кривой определим по известной формуле, при наших обозначениях она будет иметь вид

Производные, входящие в формулу, получим, используя выражения

(3)-(5).Координаты центров кривизны рассчитаем по формулам:

√ ( ) √ ( ) 12)

где верхние знаки принимаются для выпуклой (верхней) части центроиды, нижние – для вогнутой (нижней) части.

Рассчитываем координаты зуба такого приведенного колеса в локальной системе координат. Используя формулы преобразования, переводим рассчитанные координаты в систему координат колеса. При четном числе и достаточно определить зубья на одной четверти колеса, а затем

использовать условия симметричности. Из анализа приведенного алгоритма, следует, что для проектированиязубчатых передач с переменным передаточным числом достаточно иметь функцию ( ) и ее производные.

Геометрический расчёт цилиндрической некруглой зубчатой передачи внешнего зацепления

33

Построены 2D и 3D модели некруглых зубатых колес и изготовлен прототип передачи на 3D принтере.

Таким образом, разработанная методика позволяет проектировать некруглые колеса с заданными характеристиками, например, с заданным законом движения выходного звена, окружной скоростью, частой вращения шестерни.

Литература

1.Литвин, Ф. Л. Некруглые зубчатые колеса: учеб. пособие / А. В. Аверченков, А. А. Жолобов – М: Машиностроение, 2011. – 426 с.

2.Попова О.И. Инструментальное обеспечение изготовления червячных колес редукторов энергетической промышленности/ М.И., Попова, Л.С. Печенкина, А.В. Демидов/ Материалы международной научно-практической конференции «Альтернативная и интеллектуальная энергетика» 6-8 декабря 2018 г. - Воронеж (ВГТУ). - С. 51-53.

3.Демидов А. В. Прототипирование деталей машин / В. А. Нилов /

Всборнике: информационные системы и технологии: достижения и перспективы материалы международной научной конференции. 2018. С. 244246.

4.Детали машин и основы конструирования: расчетно-графический практикум: учеб пособие / В.А. Нилов, Р.А. Жилин, О.К. Битюцких, А.В. Демидов. Старый оскол: ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2019. – 136 с.

34

УДК 629.3.051

БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ И ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ

И.С. Мишустин1, А.И. Сукачев2, Е.А. Сукачева3 1Студент гр. РП-152, dr.vanyok@gmail.com

2Старший преподаватель кафедры РЭУС, mag.dip@yandex.ru

3Студентка гр. мРКИ-182,milena_s_13@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Встатье рассматривается структурная схема устройства идентификации и хранения данных. Отличительной особенностью данного устройства является использование совершенно нового подхода к организации обмена информацией между ПК и внешним хранилищем данных.

Ключевые слова: Wireless USB, IoT, беспроводной интерфейс подключения, беспроводная передача, данных, твердотельный флэш-накопитель.

Всовременном мире появилась возможность использовать устройства

беспроводной передачи информации, а также устройства бесконтактного доступа. Данная разработка подходит под эту категорию. Отличительной особенностью является возможность использования флэш-накопителей без необходимости подключения устройства к персональному компьютеру (ПК). В свою очередь это облегчает работу с носителем, а также повышает уровень доступности использования этого устройства.

Устройство представляет собой беспроводной флэш-накопитель и докстанцию (коннектор). При непосредственной близости флэш-накопителя и докстанции,происходит установка связи между устройствами, посредством телекоммуникационного блока (ТКБ), док-станция осуществляет питание флэш накопителя посредством стандарта QI. В результате пользователь получает доступ ко всем данным, хранящимся на флэш-накопителе и возможность работы с ними. Принцип работы аппаратно-программного комплекса представлен на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема устройства

35

Питание схемы осуществляется по принципу магнитно-связанных катушек.

Помимо источника питания, важное место в работе устройства занимают вычислитель и телекоммуникационный блок. По большей части это два разных устройств, но с развитием науки и техники, все чаще стали появляться устройства, совмещающие в себе оба свойства.

В качестве вычислителя рассматриваются микроконтроллеры:

ATmega328Р и ESP32.

ATmega328P. Согласно технической спецификации для питания микроконтроллера ATmega328P требуется напряжение в диапазоне 1.8-5.5В.

Взависимости от напряжения питания микроконтроллер производит

вычисления счастотами:0 - 4MHz@1.8 - 5.5V, 0 - 10MHz@2.7 - 5.5.V, 0 - 20MHz@4.5 - 5.5V. Т.е. для получения большей скорости вычисления требуется большее напряжение питания, следовательно, необходима большая мощность излучателя блока питания.

ESP32. Имеет встроенные блокиWi-fiи Bluetooth (рис. 2), а значит более компактное расположение комплектующих.

Рис. 2. Структурная блок-схема ESP 32

Рабочее напряжение микроконтроллера лежит в диапазоне 1.8-3.6В, следовательно, требует меньшее мощности излучателя блока питания. Управление питанием осуществляется благодаря минимальному взаимодействию с хостом для минимизации периода активной нагрузки.

ESP32 реализует полный протокол Wi-fi MAC 802.11 b/g/n. Поддерживает базовый набор услуг (BSS).

Согласно IEEE – 802.11:

стандарт 802.11b имеет максимальную скорость – 11Мбит/сек, радиус действия в помещении – до 30 м;

36

802.11g – максимальная скорость – 54Мбит/сек, радиус действия –

до 50 м;

802.11n – максимальная скорость – 300-600Мбит/сек, радиус действия – до 100 м.

Данные радиусы действия влекут за собой угрозу утечки данных при передаче и, соответственно, необходимость использования протоколов защиты.

Кроме этого, микроконтроллер имеет стек Bluetooth,соответствующий спецификациям Bluetooth v4.2 и Bluetooth LE. Из плюсов, данная спецификация

имеет сниженное энергопотребление и минимальную дальность действия в 10 м, что меньше дальности действия Wi-fi. Из минусов – малая скорость передачи данных 4 Мб/с.

Резюмируя выше сказанное, целесообразно использование микроконтроллера ESP32, представляющего больше возможностей при компактном исполнении.

Литература

1.Сукачев А.И. Разработка аппаратно-программной платформы интернета вещей / Сукачев А.И., Миллер И.В., Сукачева Е.А. // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития Четвёртая Всероссийская молодёжная научная конференция, посвящённая дню радио. 2019. С. 210-212.

2.Сукачев А.И. Особенности проектирования устройств беспроводной передачи энергии / Сукачев А. И., МишустинИ.С.,Сукачева Е. А., Худяков Ю. В. // Материалы Всероссийской научной конференции«Цифровая трансформация в энергетике». г. Тамбов. 2020. С. 124-127

3.SemenovV.YU Development of portable charger with data storage function / Semenov V.YU.,Sukachev A.I. // Modern informatization problems in the technological and telecommunication systems analysis and synthesis (MIP-2020'AS) Proceedings of the XXV-th International Open Science Conference. 2020. C. 265268

4.Сукачев А.И. Особенности проектирования энергосберегающего устройства с функцией хранения данных / Сукачев А. И., Балашов Ю. С., Семенов В.Ю., Сукачева Е. А. // Материалы Всероссийской научной конференции «Цифровая трансформация в энергетике». г. Тамбов. 2020. С. 375

–378

5.Сукачев А.И. Особенности разработки беспроводного устройства приема, хранения и передачи данных / Сукачев А.И., ЧесноковП.С.,МишустинИ.С.,РусановА.В. // сборник научных статей по итогам второй международной научной конференции«Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности». 2020. С. 180-182

37

УДК 004.4

ВИЗУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫМ ИНТЕЛЛЕКТОМ НА ОСНОВЕ ПОЛЕЗНОСТИ

А.К. Донских1, В.Ф. Барабанов2

Аспирант гр. аСАИ-19, ak_donskikh@mail.ru

Д-р техн. наук, профессор, bvf@list.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Принятие решений лежит в основе любой системы искусственного интеллекта (ИИ). Существуют множество различных подходов к принятию решений. Одним из самых мощных решений является система Utility AI, которая основывается на выборе наилучшей стратегии на базе эвристических оценок, что позволят ИИ адаптироваться к различной ситуации. Но у Utility AI имеет недостаток: сложность визуализации и средств проектирования. В докладе представлено использование дерева поведения для упрощения проектирования стратегий и расчета эвристик Utility AI для цифрового управления ИИ. Предложен вариант визуального проектирования искусственного интеллекта на базе системы Utility AI. Приведены преимущества и недостатки совмещения средств проектирования искусственного интеллекта.

Ключевые слова: система принятия решений, Utility AI, дерево поведения, визуальное программирование.

Теория полезности используется в таких областях, как психология, экономика, социология и теория игр. Применяя теорию полезности совместно

стакими алгоритмическими методами, как кривая реакции и взвешенные случайности можно улучшить моделирование ИИ агентов, расширить пространство потенциального решения и даже управлять граничными случаями, в которых другие системы принятия решений могут испытывать трудности.

Utility AI по сути оперирует не правилами если-то, а наборами действий, полезность каждого из которых рассчитывается на основе набора оценок. Каждая оценка отвечает на вопрос: насколько выгодно определенное действие

скакой-либо стороны. Utility AI позволяет сделать из запутанного графа состояний и наборов если/то слабо связанный набор доступных действий и их оценок.

На рис. 1 приведен пример схемы Utility AI.

Как видно из рисунка, для Utility AI имеется набор действий, оценок для каждого действия и очков. Возможны различные системы, например, в которых оценки сразу выдают и количество очков, которые затем могут либо суммироваться, либо перемножаться.

38

Рис. 1. Пример схемы Utility AI

Можно предложить несколько способов проектирования Utility AI. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

1.Визуальное проектирование. Создается граф, связывающий между собой действия и их оценки. Имеет низкий порог вхождения для дизайнера ИИ, но слабую расширяемость.

2.Текстовое описание. Описание действий и их оценок с помощью текста, например, в формате xml. Имеет большой порог вхождения для дизайнера ИИ, но зато выше расширяемость.

3.Программирование на ЯП. Все действия и их оценки программируются на выбранном ЯП, например создаются как экземпляры какого-либо класса. Имеет наивысшую расширяемость, но дизайнер ИИ должен знать выбранный ЯП.

Рассмотрим вариант с визуальным проектированием. Система Utility AI

свозможностью визуального проектирования представлена на рис. 2.

39