Предлагается аналитический подход к исследованию марковских процессов. С использованием алгоритма выборочного поиска операторов „вход–выход“ и простых аналитических процедур получены временные функции вероятностей при вещественных и комплексно-сопряженных собственных значениях матрицы интенсивностей переходов. Даны оценки времени наступления стационарного режима. Рассмотрены примеры анализа однородных и неоднородных марковских процессов с кусочно-постоянными интенсивностями переходов, немарковских процессов с псевдосостояниями, порождаемыми потоками Эрланга, а также обоснования требований к интенсивности восстановления (эффективности ремонтного органа) в технической системе. Основные результаты проиллюстрированы оценкой вероятностей в строгой аналитической форме.

Представлен подход к настройке параметров адаптивного управления на скользящем режиме с суперскручиванием, применяемый для нелинейных систем с параметрической неопределенностью. Подход разработан на основе алгоритма Джая, обеспечивающего эффективность работы и устойчивость системы управления в изменяющихся условиях. Учет сложности модельного описания и наличия неопределенности, а также точная настройка параметров регулятора на скользящем режиме с суперскручиванием имеют существенное значение для обеспечения оптимальной производительности системы. С помощью алгоритма Джая, обеспечивающего достижение оптимального режима функционирования, исследовано влияние различных параметров системы на ее поведение и устойчивость. Результаты численного моделирования показывают, что адаптивное управление нелинейной системой на скользящем режиме с суперскручиванием, оптимизированное с помощью алгоритма Джая, обеспечивает более высокую производительность системы и устойчивость к помехам, по сравнению с традиционными подходами. Эффективность предложенного подхода подтверждается на примере модели перевернутого маятника на тележке.

Решается задача автоматизации анализа рукописных документов. Показано, что при решении подобных задач используются искусственные нейронные сети, способные к распознаванию образов после обучения на исходном наборе данных. При этом качество распознавания новых образов большей частью зависит от этапа предобработки оцифрованных рукописных документов. Рассмотрена частная задача предобработки — удаление линий клетки с изображения листа тетради. Проанализированы четыре метода фильтрации изображения с использованием библиотеки OpenCV языка Python. Выполнено обучение нейронной сети сверточной архитектуры распознаванию рукописных символов. Продемонстрирована работа обученной нейронной сети на документах, предобработанных разными алгоритмами.

Рассматривается самомаршрутизирующийся аналого-цифровой преобразователь на основе однослойной нейронной сети, состоящей из основных измерительных нейронов. Для основного измерительного нейрона представлена система управления, реализующая самомаршрутизацию сигналов в нейронной сети методом „эхолокации“ при формировании индивидуального измерителя требуемой разрядности. Предложен способ уменьшения аппаратурных затрат на реализацию системы управления за счет использования местного фрагментарного устройства управления, элементы которого распределены между нейронами и могут объединяться для управления работой аналого-цифрового преобразователя. Разработаны функциональные схемы местного фрагментарного устройства управления с разделением счетчиков, используемых при „эхолокации“, на основании которых в среде Quartus построены модели, с помощью последних оценены аппаратурные затраты, измеряемые в числе используемых логических блоков LUT и регистров. Компиляция проекта для программируемой логической интегральной схемы показала уменьшение аппаратурных затрат на 20–25 % (в зависимости от параметров нейронной сети), по сравнению с использованием устройства управления без разделения счетчиков. Следует отметить, что местное фрагментарное устройство управления позволяет упростить масштабирование сети и увеличить ее отказоустойчивость.

Рассматриваются особенности применения жертвенных слоев при изготовлении многослойной Al–Ni-фольги, характеризующейся эффектом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Для того чтобы во время производства фольги не было отслоений, между подложкой и фольгой должна быть хорошая адгезия. С другой стороны, для изготовления конечного продукта фольгу необходимо с поверхности подложки отслоить, что подразумевает низкую степень адгезии. Разрешить это технологическое противоречие возможно, применяя жертвенные слои, то есть пленки материала, который наносится на подложку перед формированием фольги, а затем растворяется или стравливается, разрушая тем самым физическую связь фольги и подложки. По этой причине особенно актуальным становится исследование применения различных материалов в качестве жертвенных слоев при изготовлении многослойной фольги с эффектом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Предложен вариант компоновки магнетронной распылительной системы, позволяющий использовать шесть магнетронов в едином технологическом цикле формирования многослойной структуры Al–Ni. С помощью электронной микроскопии определена толщина полученной фольги. Показано, что применение в качестве жертвенного слоя пленки поливинилового спирта толщиной 30 мкм позволяет отслаивать многослойную Al–Ni-фольгу без механического повреждения и утраты способности к реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Предложен метод, предполагающий адаптивное изменение мощности лазера в зависимости от размера исследуемого участка леса для раннего обнаружения возгораний. Проведена оптимизация предлагаемого метода в отношении поиска такой зависимости мощности от расстояния, при которой минимизируется определяемая концентрация искомого вещества — продукта горения. С учетом ограничения выделяемого для такого мониторинга энергоресурса получена функциональная зависимость оптимальной мощности зондирующего излучения от расстояния до объекта, при которой порог регистрации концентрации продуктов горения достигает наименьшего значения.

Проведен макро- и микроструктурный анализ материала роликов буксовых подшипников грузовых вагонов. Выявлено увеличение твердости материала роликов, бывших в эксплуатации, по отношению к твердости материала нового ролика. Установлено, что в светлых и темных зонах наблюдаются разупрочнение материала роликов и значительное снижение нормативной твердости закаленной подшипниковой стали ШХ15СГ. Это приводит к созданию зон остаточных напряжений на границах раздела исходной мартенситной и трансформированной троостомартенситной структур, что в итоге может вызвать появление микротрещин в роликах и, как следствие, явиться причиной снижения ресурса буксовых подшипников грузовых вагонов в эксплуатации.

В условиях дефицита инженерных кадров платформы интеллектуального проектирования и моделирования призваны решать задачи автоматизации в сфере материального производства. Трансформация технологической бизнес-модели малых предприятий при переходе к цифровому производству имеет целью создание наукоемкой продукции с повышенными потребительскими качествами и увеличение гибкости системы управления. В деятельность малых предприятий на уровне PDM/MES включаются задачи по обеспечению технологического суверенитета, что является составной частью политики импортозамещения. Платформы CAD/CAE/CAM являются частью информационного поля предприятия, обеспечивая его наполнение конструкторско-технологической документацией. Цифровой формат выполнения проектов и заданий на этапе подготовки производства позволяет сокращать сроки выпуска продукции. Показаны практики проектирования в CAD/CAE/CAM-приложениях проектов, выполненных на малых приборостроительных предприятиях.

Метод лазерной абляции обладает существенными преимуществами при обработке заготовок из твердых материалов, поскольку обеспечивает удаление материала без износа формообразующего инструмента и нагрузки на заготовку. Описан метод обработки карбида вольфрама с использованием лазерной абляции наносекундной длительности импульсов. Представлены результаты анализа морфологии поверхности карбида вольфрама после воздействия коротких лазерных импульсов. Шероховатость обработанной поверхности исследована методом контактной профилометрии. Исследовано влияние параметров лазерного воздействия (частота следования импульсов, длительность импульсов) на геометрические параметры (глубина абляции и шероховатость) поверхности заготовок из карбида вольфрама. Установлено, что с увеличением плотности энергии, длительности импульса и повышением коэффициента перекрытия лазерных импульсов увеличивается шероховатость обработанной поверхности. Установлено, что тангенциальная стратегия лазерной обработки обеспечивает наилучшее качество поверхности.

Рассматривается метод диагностики технического состояния электрических изоляторов, установленных на воздушных линиях электропередачи. Целью исследования является разработка инструментов для оценки работоспособности электрооборудования, что позволит повысить надежность электроснабжения и безопасность эксплуатации воздушных линий электропередачи. Предложен подход к диагностике изоляторов, основанный на математическом моделировании их электрических и физических характеристик. Использование таких моделей позволяет прогнозировать изменение параметров изоляции под воздействием различных факторов, включая климатические условия, старение материалов и эксплуатационные нагрузки. Результаты демонстрируют перспективы применения математического моделирования в задачах диагностики и профилактического обслуживания оборудования высоковольтных линий. Математические модели учитывают механические и электрические воздействия на изоляторы, такие как механические нагрузки, температура, влажность и уровень загрязнения. В частности, используются уравнения состояния материала, критерии разрушения и модели накопления повреждений для оценки текущего состояния и прогнозирования будущих отказов. Применение методов машинного обучения позволяет автоматизировать процесс классификации состояния оборудования и прогнозировать вероятность его отказа. Практическое применение этих подходов может существенно снизить риски аварийных ситуаций и оптимизировать техническое обслуживание оборудования.