Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2014 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

21. Анализ интервально стохастических температурных полей технических систем [№4 за 2014 год]
Авторы: Мадера А.Г., Кандалов П.И.
Просмотров: 8595
Практика показывает, что реальные температурные поля технических систем носят неопределенный интервальный характер. Это обусловлено интервальным характером факторов, определяющих тепловой режим технической системы, а именно: параметрами конструкции технической системы, обладающими статистическим технологическим разбросом изготовления; факторами, возникающими при функционировании технической системы (потребляемые мощности, тепловые потоки, параметры внутренней среды); факторами окружающей среды (температуры среды, хладоносителей, скорости потоков и пр.). Вместе с тем моделирование температурных полей технических систем в настоящее время проводится в предположении детерминированности, при котором все параметры теплового режима считаются однозначно и абсолютно точно известными. В статье описываются метод и алгоритм математического и компьютерного моделирования интервально стохастических температурных полей технических систем. Метод и алгоритм основаны на авторских разработках по матрично-топологическому методу, программному комплексу моделирования детерминированных трехмерных температурных полей технических систем (STF-ElectronMod), а также на методе статистических испытаний. Применение разработанного метода и алгоритма к моделированию интервально стохастических температурных полей рассмотрено на примере электронной системы.

22. Реализация системы частиц в реальном времени на GPU [№4 за 2014 год]
Автор: Мальцев А.В.
Просмотров: 12967
Для реалистичной визуализации и моделирования в трехмерных виртуальных сценах ряда важных с точки зре-ния правильного восприятия окружающей среды природных явлений и объектов, не имеющих четких геометриче-ских границ (например, дыма, пламени, струй воды, дождя, снега и т.п.), обычно используются системы частиц. В данной работе предлагается технология распределенного моделирования и визуализации таких систем с примене-нием современных многоядерных графических процессоров. Технология включает два этапа: первый – вычисление состояния системы частиц в заданный момент времени в виде массива данных о частицах, второй – визуализация полученного массива с синтезом «на лету» необходимой геометрии частиц, расчетом их освещенности и наложением текстур. Оба этапа полностью выполняются на графическом конвейере видеокарты, что позволяет достичь высокой степени параллелизма. Для этого задействован механизм шейдерной обработки, включая вершинный, геометрический и фрагментный шейдеры. Геометрический шейдер используется в ходе второго этапа при синтезе полигональной модели частицы. В качестве примера рассматривается построение частицы в форме «спрайта» – квадрата, постоянно повернутого лицевой стороной к виртуальной камере. Разработанная технология поддерживает использование в трехмерных сценах систем частиц с количеством элементов порядка 10 6 , сохраняя при этом возможность рендеринга в режиме реального времени. Последнее особенно важно для таких областей применения, как имитационно-тренажерные комплексы и системы виртуальной реальности. В статье также описываются практические результаты предлагаемых решений, ориентированные на использование в системах визуализации реального времени.

23. Моделирование распределения потенциала в рабочей области полевого транзистора со структурой «германий на изоляторе»: аналитическая модель и ее приложения [№4 за 2014 год]
Автор: Масальский Н.В.
Просмотров: 10146
Обсуждаются вопросы моделирования характеристик транзисторных структур, выполненных по технологии нового поколения – «германий на изоляторе». Рассматривается один из возможных подходов к аналитическому решению 2D-уравнения Пуассона для потенциала в рабочей области полевого двухзатворного нанотранзистора со структурой «германий на изоляторе» и архитектурой «без перекрытия областей затвора и стока/истока». Для потенциала получено аналитическое решение уравнения Пуассона с использованием принципа суперпозиции. Рассматриваются физические ограничения технологических параметров исследуемых транзисторных структур для оптимизации их электрофизических характеристик, в частности, эффективного подавления короткоканальных эффектов. Показывается, что в исследуемых устройствах эти эффекты проявляются в большей степени, чем в аналогичных структурах «кремний на изоляторе». На основе численных решений уравнения Пуассона анализируются зависимости от технологических параметров ряда основных электрофизических характеристик, таких как распределение потенциала в рабочей области, порогового напряжения и крутизны подпороговой характеристики. Нелинейный характер полученных зависимостей обусловлен экспоненциальным ростом объемного заряда в рабочей области транзистора. Для выбранных топологических норм оптимизация параметров, определяющих области стока и истока, предоставляет дополнительную степень свободы управления ключевыми характеристиками наряду с толщиной рабочей области и подзатворного окисла фронтального затвора, что важно при анализе применимости транзисторных структур «германий на изоляторе».

24. Визуальный редактор и модуль расчета функциональных схем для имитационно-тренажерных комплексов [№4 за 2014 год]
Авторы: Михайлюк М.В., Торгашев М.А.
Просмотров: 10878
Важной составляющей имитационно-тренажерных комплексов является система управления, которая используется для управления двигателями, полезной нагрузкой, исполнительными механизмами, бортовым питанием и т.д. Она может быть представлена в виде функциональной схемы, элементы которой называются функциональными звеньями или функциональными блоками. В области моделирования систем управления на основе функциональных схем существует большое количество разработок, однако остается актуальной задача создания более простых и доступных систем моделирования на основе функциональных схем для имитационно-тренажерных комплексов. В статье описывается программный комплекс для создания, тестирования, редактирования и расчета функциональных схем, предназначенный для имитационно-тренажерных комплексов управления роботами и манипуляторами, виртуальных лабораторий и обучающих систем. Подробно рассмотрены функциональные возможности и технология работы визуального редактора функциональных схем, а также алгоритм и схема работы модуля их расчета. Предложенный редактор обладает широкими функциональными возможностями и позволяет моделировать достаточно сложные схемы. Модуль расчета реализован в виде динамической библиотеки, которая может быть подключена к любому программному комплексу. Разработанная технология позволяет расширять функциональные возможности за счет подключения дополнительных программных модулей, которые могут включать реализацию как специальных вычислительных блоков, так и блоков для обмена данными, например с внешними пультами. Возможности применения предложенной системы для имитационно-тренажерных комплексов проиллюстрированы на примере моделирования управления антропоморфным роботом в ручном и копирующем режимах. Преимуществами системы являются простота ее использования, нетребовательность к ресурсам и расширяемость.

25. Нечеткий регулятор со скользящим режимом на основе мягких вычислений [№4 за 2014 год]
Авторы: Нефедов Н.Ю., Ульянов С.В.
Просмотров: 11384
В статье исследуется управление со скользящим режимом для неустойчивой динамической системы «каретка– маятник» с использованием инструментария оптимизатора баз знаний на основе мягких вычислений. Рассматриваются три основных подхода к устранению колебаний в системе со скользящим режимом, описаны преимущества и недостатки данных подходов. Показан алгоритм создания базы знаний для регулятора со скользящим режимом в новом разработанном инструментарии для проектирования робастных интеллектуальных систем управления – оптимизаторе баз знаний на мягких вычислениях. Сравнивается качество баз знаний, созданных с помощью эксперта и интеллектуальных систем управления: оптимизатора баз знаний и инструментария МАТЛАБ ANFIS на основе моделирования управления неустойчивого динамического объекта. Даются необходимые формальные определения, при-водится соответствующий иллюстративный материал. Проведенное тестирование показало, что интеллектуальная система управления, спроектированная в оптимизаторе, обладает большей робастностью, чем интеллектуальные системы управления, созданные с использованием других современных средств.

26. Программно-алгоритмическое обеспечение для реализации нового подхода к построению единой транспортной сети связи [№4 за 2014 год]
Автор: Попков Г.В.
Просмотров: 6854
В работе рассматривается новый программно-алгоритмический подход к построению и эксплуатации городских первичных сетей электросвязи, который исходит из того, что владельцем и оператором всех кабельных сетей, находящихся в подземной части населенного пункта, является государственная организация, сдающая в аренду каналы связи коммерческим операторам связи на конкурсной основе. Такой подход позволяет значительно сэкономить градостроительные ресурсы, обеспечивая потенциальных абонентов всеми услугами электросвязи. Кроме того, все операторы связи в этом случае имеют равные возможности предоставления доступа абонентам к любой услуге связи. Автором предложен S-гиперсетевой подход к решению задач по организации единой транспортной сети связи. Предложены модифицированные алгоритмы поиска мест расположения сетевых станций и границ распределительных сетей для каждого типа кабельных линий, оптимизации кабельной канализации микрорайона, оптимальной трассировки, выбора оптимальных структур кабельных линий связи j-го типа, определение типа и емкости линий связи j-го типа, а также процедура оптимальной упаковки кабельных линий в асбестоцементных трубах (кабельных каналах). Унификация решений при проектировании, строительстве и дальнейшей эксплуатации единой транспортной сети связи под управлением государственного регулятора позволит упорядочить взаимоотношения между операторами связи, а также повысить социальный и экономический эффект от предоставления всевозможных услуг сетей электросвязи.

27. О подходе к развитию методики построения радиолокационной системы [№4 за 2014 год]
Авторы: Семенов С.А., Кобан А.Я.
Просмотров: 8802
Построение перспективной радиолокационной системы является сложной слабоструктурированной задачей в связи с высокой сложностью ее структур. Поэтому существующий методический аппарат построения системы пред-ставляет собой совокупность не вполне взаимосвязанных методик, каждая из которых позволяет структурировать построение системы на определенном этапе с использованием различных показателей и критериев, например, на этапах формирования облика функционала обработки информации, который создается на основе типовых программных решений и процедур при разработке элементов системы, и построения группировки. Причем на упомянутых этапах не формализуются общая цель, интегральный показатель, характеризующий ее достижение, и единая методика построения. В результате не обеспечивается возможность сравнительной оценки потенциальной и реальной эффективности системы, проявляется недостаточность автоматизированных процедур обработки информации, реализующих функционал. Для выполнения целенаправленного построения в статье предлагается подход, направленный на создание единой для всех этапов методики построения перспективной радиолокационной системы в части формализации постановок и абстрактного решения задач с акцентом на этап уточнения варианта формирования облика функционала подсистемы сбора и обработки.

28. Аппаратно-программный комплекс диагностики состояния ионосферы по характеристикам сигналов радиопередатчиков диапазона очень низких частот [№4 за 2014 год]
Авторы: Скрипачев В.О., Полушковский Ю.А., Назаренко А.С.
Просмотров: 11403
Ионосфера является чувствительной средой распространения радиоволн, где проявляются отклики на геофизические и геологические процессы, диагностика ее состояния важна и актуальна. Один из методов диагностики состояния ионосферы – использование сигналов радиопередатчиков диапазона очень низких частот. По характеристикам радиосигналов очень низких частот можно судить о наличии возмущений в ионосфере. Низкочастотные волны, распространяющиеся в околоземной плазме, в последние десятилетия представляют значительный интерес в связи с разнообразными научными и техническими приложениями. Так, с помощью радиосигналов очень низких частот можно диагностировать отклик D-слоя ионосферы на солнечные вспышки, на процессы подготовки сильных землетрясений. Для обработки этих радиосигналов разработан аппаратно-программный комплекс, включающий в себя антенну, усилитель, приемник, аналого-цифровой преобразователь и ПЭВМ. Программная часть построена с использованием фреймворка Qt и сторонних программных библиотек QwtPlot3D и QCustomPlot. В статье приведены краткое описание и особенности каждой из них, используемые в программной части разработанного комплекса. Программная часть комплекса построена с применением паттерна проектирования MVC. Приведены функции, реализованные в ПО комплекса. Отмечены перспективы развития аппаратно-программного комплекса.

29. Разработка прототипа информационно-технологического процесса обработки информации с учетом его стоимости [№4 за 2014 год]
Авторы: Скрипачев В.О., Чулкин М.О.
Просмотров: 11965
При функционировании сложных информационно-технических систем часто приходится сталкиваться с необходимостью обработки разнородной информации. Для обработки отдельных видов используемой информации имеет смысл ввести понятие информационно-технологического процесса. При реализации конкретных информационно-технологических процессов обработки информации используются механизмы объектно-ориентированного программирования: инкапсуляция, наследование и полиморфизм. При реализации программной части информационно-технологического процесса необходимо создать прототип ПО – предварительное воплощение предлагаемого нового программного продукта. Основная цель создания прототипа – устранение неясностей на ранних стадиях процесса разработки. Для разработки прототипа целесообразно использовать модель параллельной разработки ПО. Кроме то-го, создание прототипа позволяет оценить затраты на создание ПО и принять соответствующее управленческое решение. Для оценки затрат применена алгоритмическая модель оценки стоимости разработки ПО – COnstructive COst MOdel (COCOMO). В статье рассмотрены особенности применения COCOMO, а также прототип ПО информационно-технологического процесса с использованием базового уровня, позволяющего оценить трудоемкость и стоимость разработки ПО как функции от размера программы, при этом размер выражается в оценочных тысячах строк программного кода. Для обозначения объема программных строк используется единица KLOC – kilo lines of code.

30. Использование драйвера для тестирования прототипа контроллера Ethernet 1 Гбит/с [№4 за 2014 год]
Автор: Слинкин Д.И.
Просмотров: 10103
В статье описывается созданное в НИИСИ РАН семейство контролеров Ethernet. В настоящее время идет работа над новым перспективным процессором со встроенным контроллером Gigabit Ethernet. Тестирование является частью процесса разработки микросхем и представляет собой трудоемкую задачу. В статье рассматривается проверка модели встроенного сетевого контроллера, проводимая в процессе его разработки. Исследуемый прототип реализован в виде технологической платы на основе программируемой логической интегральной схемы. Существуют раз-личные подходы к верификации проектов микросхем. В статье предлагается методика тестирования сетевых контроллеров, созданная на основе практического опыта. Данное тестирование стало основным этапом проверки прототипа сетевого контроллера. В качестве основы для тестового программного обеспечения предлагается использовать системные программы – драйверы. Обсуждаются задачи, решаемые при помощи программных тестов: первоначальное включение, проверка функциональной пригодности, совместимость с различным оборудованием и операционными системами, программная совместимость с предыдущей версией микросхемы, проверка стабильности и надежности. Особое внимание уделено тестированию производительности и исследованию поведения сетевого контроллера в условиях превышения пределов нормального функционирования. Рассматриваются факторы, влияющие на производительность, а также проблема загрузки процессора при интенсивной сетевой работе и способы ее снижения. Показаны ситуации, которые могут возникнуть при стрессовой нагрузке на контроллер. Кратко оцениваются область применения функциональных тестов, их преимущества и недостатки по сравнению с другими методами тестирования. Обосновывается применение драйверов и готовых тестов в качестве способа снижения трудоемкости. Предлагается план дальнейших работ.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Следующая → ►