Queueing Networks of Random Link Topology: Stationary Dynamics of Maximal Throughput Schedules

In this paper, we study the stationary dynamics of a processing system comprised of several parallel queues and a single server of constant rate. The connectivity of the server to each queue is randomly modulated, taking values 1 (connected) or 0 (severed). At any given time, only the currently connected queues may receive service. A key issue is how to schedule the server on the connected queues in order to maximize the system throughput. We investigate two dynamic schedules, which are shown to stabilize the system under the highest possible traffic load, by scheduling the server on the connected queue of maximum backlog (workload or job number). They are analyzed under stationary ergodic traffic flows and connectivity modulation. The results also extend to the more general case of random server rate.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/47640/1/11134_2005_Article_858.pd

Scheduling Algorithms for Procrastinators

This paper presents scheduling algorithms for procrastinators, where the speed that a procrastinator executes a job increases as the due date approaches. We give optimal off-line scheduling policies for linearly increasing speed functions. We then explain the computational/numerical issues involved in implementing this policy. We next explore the online setting, showing that there exist adversaries that force any online scheduling policy to miss due dates. This impossibility result motivates the problem of minimizing the maximum interval stretch of any job; the interval stretch of a job is the job's flow time divided by the job's due date minus release time. We show that several common scheduling strategies, including the "hit-the-highest-nail" strategy beloved by procrastinators, have arbitrarily large maximum interval stretch. Then we give the "thrashing" scheduling policy and show that it is a \Theta(1) approximation algorithm for the maximum interval stretch.Comment: 12 pages, 3 figure

Tolerating Faults in Counting Networks

Counting networks were proposed by Aspnes, Herlihy and Shavit [4] as a technique for solving multiprocessor coordination problems. We describe a method for tolerating an arbitrary number of faults in counting networks. In our fault model, the following errors can occur dynamically in the counting network data structure: 1) a balancer's state is spuriously altered, 2) a balancer's state can no longer be accessed. We propose two approaches for tolerating faults. The first is based on a construction for a fault-tolerant balancer. We substitute a fault-tolerant balancer for every balancer in a counting network. Thus, we transform a counting network with depth O(log to the power of 2 n); where n is the width, into a k-fault-tolerant counting network with depth O(k log to the power of 2 n). The second approach is to append a correction network, built with fault-tolerant balancers, to a counting network that may experience faults. We present a bound on the error in the output token distribution of counting networks with faulty balancers (a generalization of the error bound for sorting networks with faulty comparators presented by Yao & Yao [21]. Given a token distribution with a bounded error, the correction network produces a token distribution that is smooth, i.e., the number of tokens on each output wire differs by at most one (a weaker condition than the step property). In order to tolerate k faults, the correction network has depth O (k to the power of 2 log n) for a network of width n

Влияние распределения нагрузки по осям машинно-тракторных агрегатов на глубину следа

It is defined that while doing some agricultural operations the area covered by the machine-tractor aggregates wheels exceeds the area of the field. (Purpose of research) The regularity of repeated accumulation of the soil puddling and the influence of the specifity of axle load distribution of machine-tractor aggregates on the dip of the wheel-track is justified. (Materials and methods) The mathematical apparatus to describe the influence of the effects connected with the soil particles reposition while the repeated loading is developed. The over consolidated soil creates some raised resistance while the following tillage which results in increased fuel consumption and lost productivity of machine-tractor aggregates. The modified soilstructure is difficult to be restored entirely. As a result the intensive worked tilth top soil degrades with time which creates the ecosystem disbalance of cultivated land. The laboratory experiments of the soil features influence and the specifity of wheel loading on the dip of the wheel-track are performed. The regularity of repeated puddling accumulation being subject to Bolstman correlation which links the process entropy and the probability of this state (statistical interpretation of the principle of entropy increase) is set. (Results and discussion) The dependences to determine the deformation of soil with various physical and mechanical properties under different drive system loading conditions of machine-tractor aggregates are obtained. The influence of axle load distribution on the dip of the wheel-track is established. The dependence to describe the process of wheel track formation on the sod-podzolic sandy loam soil of low moisture level which corresponds to the empirical data is obtained. The calculations from the dependence obtained are performed. While doing repeated passes the wheel sinkage is provided only by the increase of contact stresses. (Conclusions) The regularity of the soil puddling rise from the deformer while the repeated loading is set. The regularity obtained makes possible to define the soil deformation depending on the different operating conditions and the drive system parameters of machine-tractor aggregates on different types of soil.При выполнении различных сельскохозяйственных операций площадь, покрываемая колесами машинно-тракторных агрегатов (МТА), при движении превышает площадь самого поля. (Цель исследования) Обосновать закономерности накопления повторных осадок почвы и влияние характера распределения нагрузки по осям машинно-тракторных агрегатов на глубину следа колеса. (Материалы и методы) Разработали математический аппарат для описания влияния явлений, связанных с переукладкой частиц почвы при повторных ее нагружениях. Переуплотненные участки почвы создают повышенное сопротивление при последующих ее обработках, что влечет перерасход топлива и снижение производительности МТА. Разрушенная структура почвы полностью не восстанавливается, в результате чего интенсивно обрабатываемый пахотный слой с течением времени деградирует, что ведет к нарушению экологии агроландшафтов. Провели экспериментальные лабораторные исследования влияния свойств почвы и характера нагружения колес на глубину следа. Определили, что закономерности накопленияповторных осадок подчиняются зависимости Больцмана, связывающей энтропию процесса и вероятность данного состояния (статистическая интерпретация второго начала термодинамики). Получили зависимости для определения деформации почвы с разными физико-механическими свойствами при различных режимах нагружения ходовых систем машинно-тракторных агрегатов. Рассчитали, что распределение нагрузки по осям ходовой системы влияет на глубину следа. (Результаты и обсуждение) Вывели зависимость для описания процесса следообразования на дерново-подзолистой супесчаной почве малой влажности (7,1 процента), отвечающую результатам экспериментов. Провели расчеты на основании полученной зависимости, когда осадка колес при повторных проходахосуществляется лишь за счет повышения контактных напряжений. (Выводы) Определили закономерность нарастания осадки почвы от деформатора при повторных нагружениях. Выявили, что полученные закономерности позволяют найти степень деформации почвы в зависимости от различных режимов работы и параметров ходовых систем МТА на различных типах почвогрунт

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СЛЕДООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПОЧВОЙ МНОГООСНОЙ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве сопровождается не только благоприятными, рациональными изменениями, но и отрицательными: возникает и усиливается эрозия почв, почва чрезмерно уплотняется, уменьшается содержание гумуса, идет засоление почв и т. д. В период интенсификации сельскохозяйственногопроизводства необходимо требовательно оценивать конструкцию ходовых систем сельскохозяйственных машин, работающих в растениеводстве, так как создается ситуация, когда новые машины, призванные повысить урожай, снижают плодородие почвы. Почва, являясь средой для выращивания сельскохозяйственных культур, все большей мере начинает выполнять функцию несущего основания для движителей сельскохозяйственных машин, которые оказывают на нее механическое воздействие. Наибольшее воздействие осуществляется движителями тракторов, мощность и масса которых неуклонно растет. Так, урожайность зерновых в следах тракторов снижается на 10–15 %, а корнеклубнеплодов – на 20–30 %. В статье приведены исследования, позволяющие определить закономерности накопления повторных осадок. Получены зависимости для определения деформации почвы с различными физико-механическими свойствами при различных режимах нагружения и компоновке ходовых систем машинно-тракторных агрегатов. Установлено, как влияет на глубину следа соотношение величины давления движителя на почву с пределом ее несущей способности. Полученные данные могут быть применены в качестве исходных данных для определения рациональных параметров ходовых систем.Научно-технический прогресс в сельском хозяйстве сопровождается не только благоприятными, рациональными изменениями, но и отрицательными: возникает и усиливается эрозия почв, почва чрезмерно уплотняется, уменьшается содержание гумуса, идет засоление почв и т. д. В период интенсификации сельскохозяйственногопроизводства необходимо требовательно оценивать конструкцию ходовых систем сельскохозяйственных машин, работающих в растениеводстве, так как создается ситуация, когда новые машины, призванные повысить урожай, снижают плодородие почвы. Почва, являясь средой для выращивания сельскохозяйственных культур, все большей мере начинает выполнять функцию несущего основания для движителей сельскохозяйственных машин, которые оказывают на нее механическое воздействие. Наибольшее воздействие осуществляется движителями тракторов, мощность и масса которых неуклонно растет. Так, урожайность зерновых в следах тракторов снижается на 10–15 %, а корнеклубнеплодов – на 20–30 %. В статье приведены исследования, позволяющие определить закономерности накопления повторных осадок. Получены зависимости для определения деформации почвы с различными физико-механическими свойствами при различных режимах нагружения и компоновке ходовых систем машинно-тракторных агрегатов. Установлено, как влияет на глубину следа соотношение величины давления движителя на почву с пределом ее несущей способности. Полученные данные могут быть применены в качестве исходных данных для определения рациональных параметров ходовых систем

Влияние многоосной ходовой системы машинно-тракторных агрегатов на плотность почвы

Use of the powerful tractors as a part of the machine-and-tractor units (MTU) is limited to high impact of their propellers (deformers) on the soil. The increase in tractor weigh and the multiple MTU passes result in overconsolidation of the soil. As a result, physical and mechanical soil properties are modified. The modified quality of soil structure is difficult to be restored entirely. As a result the intensive tilled soil degrades with time and all that creates the ecosystem disbalance of cultivated land. The power method based on regularities of absorption of energy by various soil layers was applied to calculate indicators of soil consolidation. The energy method based on the regularities of the energy absorption by different soil layers was applied to calculate the soil consolidation rate. The conducted researches show that at a pressure of 150 kPa and humidity of 19.2 percent the soddy podzolic loam sand soil density increased from 970 to 1260 kg per cubic metre. The increase in number of the drive system axles can reduce the consolidation of the topsoil as well as lower layer.The intensity of decrease of soil panning considerably decreases when quantity of axes is over four. If the pressure upon the high workhardening soil is constant (the sizes of wheels increase at reduction of axes quantity) then the reducing of the dip of the wheel track can be obtained by increasing the number of the drive system axles. On the low work-hardening soil the effect of reduction of depth is not so much. Increasing the number of axles and the size of wheels for low work-hardening moisty soils is equally effective for reducing the dip of the wheel track. For the overmoist soils it will be better to increase the sizes of a basic surface of running system. If the number of axes is more than four then the decrease of high work-hardening soils consolidation will be less intensive.Применение энергонасыщенных тракторов, входящих в состав машинно-тракторных агрегатов (МТА), ограничивается высоким воздействием их движителей (деформаторов) на почву. Увеличение массы тракторов, многочисленные проходы МТА по полю приводят к чрезмерному уплотнению почвы, что сопровождается изменением ее физико-механических свойств. Разрушенная структура почвы не восстанавливается полностью, в результате чего интенсивно обрабатываемая почва с течением времени деградирует, и в конечном итоге все это нарушает эко- логию агроландшафтов. Для расчета показателей уплотнения почвы применен энергетический метод, основанный на закономерностях поглощения энергии различными слоями почвы. Получены закономерности уплотнения почв с плотным основанием при различных режимах нагружения. Проведенные исследования показывают, что при давлении 150 кПа на дерново-подзолистую легкосуглинистую почву влажностью 19,2% плотность увеличилась с 970 до 1260 кг/м3 . Показали, что увеличение количества осей ходовой системы при сохранении общей нагрузки снижает уплотнение верхнего слоя почвы и высоту уплотняемого слоя. При увеличении количества осей свыше четырех интенсивность убывания уплотнения заметно снижается. Установили, что при сохранении давления на почву постоянным (размеры колес увеличиваются при уменьшении количества осей) для сильно упрочняющихся почв глубина следа снижается с увеличением количества осей ходовой системы. На слабоупрочняющихся почвах эффект уменьшения глубины следа и уплотнения почвы при увеличении количества осей ниже по сравнению со следообразованием на сильноупрочняющихся почвах. Показали, что на увлажненных слабоупрочняющихся почвах для снижения глубины следа эффективно увеличение количества осей и размеров колес. На переувлажненных почвах лучше увеличить размеры опорной поверхности ходовой системы. При повышении количества осей свыше четырех интенсивность убывания плотности сильноупрочняющихся почв снижается.

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ КАТКОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

High-quality and timely soil cultivation allows forming the basis of the future crop and reducing costs of subsequent tillage operations. The structure of soil determines the energy intensity and quality of its mechanical treatment. The quality of soil treatment is determined by crumbling, mixing, leveling and compacting of the surface layer. To determine these parameters, different mathematical dependencies are used, allowing for calculation of varied accuracy degree. The article dwells on analysis of the existing and development of new dependencies, allowing to determine qualitative indicators of soil condition before and after the effect of operating units of agricultural machines. The article presents analysis of the existing dependencies, allowing to determine the effect degree of agricultural machines’ rollers on the soil. As a result of the studies, the possibility of using the Rozin-Rammler formula for determining the degree of soil crumbling is substantiated and dependency between stress and porosity coefficient was determined to substantiate the optimum pressure during soil cultivation rollers impact. The obtained results supplement the theory of impact of soil cultivation rollers on soil when designing combined soil cultivation agricultural machines. Качественная и своевременная обработка почвы позволяет заложить основу будущего урожая и снизить затраты на проведение последующих почвообрабатывающих операций. Структурность почвы определяет энергоемкость и качество механической ее обработки. Качество обработки почвы определяется крошением, перемешиванием, выравниванием и уплотнением поверхностного слоя. Для определения данных показателей используются разные математические зависимости, которые позволяют провести расчет с различной степенью точности. Статья посвящена анализу существующих и разработке новых зависимостей, позволяющих определить качественные показатели состояния почвы до и после воздействия на нее рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов. В статье выполнен анализ существующих зависимостей, позволяющих определить степень влияния воздействия катков сельскохозяйственных машин на почву. В результате исследований обоснована возможность использования формулы Розина-Раммлера для определения степени крошения почвы и получена зависимость между напряжением и коэффициентом пористости для обоснования оптимального давления при воздействии на почву почвообрабатывающих катков. Полученные результаты дополняют теорию взаимодействия почвообрабатывающих катков на почву и могут использоваться при проектировании комбинированных почвообрабатывающих сельскохозяйственных агрегатов

The Influence of Axle Load Distribution of Machine-Tractor Aggregates on the Dip of the Wheel-Track

It is defined that while doing some agricultural operations the area covered by the machine-tractor aggregates wheels exceeds the area of the field. (Purpose of research) The regularity of repeated accumulation of the soil puddling and the influence of the specifity of axle load distribution of machine-tractor aggregates on the dip of the wheel-track is justified. (Materials and methods) The mathematical apparatus to describe the influence of the effects connected with the soil particles reposition while the repeated loading is developed. The over consolidated soil creates some raised resistance while the following tillage which results in increased fuel consumption and lost productivity of machine-tractor aggregates. The modified soilstructure is difficult to be restored entirely. As a result the intensive worked tilth top soil degrades with time which creates the ecosystem disbalance of cultivated land. The laboratory experiments of the soil features influence and the specifity of wheel loading on the dip of the wheel-track are performed. The regularity of repeated puddling accumulation being subject to Bolstman correlation which links the process entropy and the probability of this state (statistical interpretation of the principle of entropy increase) is set. (Results and discussion) The dependences to determine the deformation of soil with various physical and mechanical properties under different drive system loading conditions of machine-tractor aggregates are obtained. The influence of axle load distribution on the dip of the wheel-track is established. The dependence to describe the process of wheel track formation on the sod-podzolic sandy loam soil of low moisture level which corresponds to the empirical data is obtained. The calculations from the dependence obtained are performed. While doing repeated passes the wheel sinkage is provided only by the increase of contact stresses. (Conclusions) The regularity of the soil puddling rise from the deformer while the repeated loading is set. The regularity obtained makes possible to define the soil deformation depending on the different operating conditions and the drive system parameters of machine-tractor aggregates on different types of soil

Badania teoretyczne oporów przetaczania układów jezdnych

The paper presents the analysis of means of transportation used in the theoryand relations of resistance motion of wheel and full-track propellers. It is shown that the available scientific studies leave out singularities of deformation of soil at cyclical loadings by ground wheels. Presented relations of resistance motion of sprockets and reference ground wheels of a full-track propeller take into account a nature of soil deformation at repeated loadings. The decrease in contact stress is also taken in consideration at each subsequent loading. Rolling resistance of a reference ground wheel and overall resistance force of a rolling of a full-track propeller at different conditions of loading are defined.W artykule przytoczono analizę stosowanych w teorii środków transportowych zależności opisujących opory przetaczania podwozi kołowych i gąsienicowych. Wykazano, że dotychczasowe badania naukowe nie uwzględniają osobliwości odkształcanej gleby przy cyklicznych obciążeniach układami jezdnymi podwozi. Określono zależności oporów przetaczania układów jezdnych od parametrów eksploatacyjnych. Przedstawione zależności oporów przetaczania podwozi kołowych i kół podporowych gąsienicy uwzględniają charakter deformacji gleby przy kolejnych obciążeniach. Uwzględniają także spadek naprężeń kontaktowych przy każdym następnym obciążeniu. Określono opory przetaczania i-tego koła podporowego i sumaryczne opory przetaczania układu gąsienicowego przy różnych obciążeniach