Моделирование автоволновых процессов в активных средах с неоднородными свойствами

This paper shows the results of computer modeling of the processes of excitation and propagation of autowaves in distributed active media with inhomogeneous properties. The study of autowaves by the cellular automata method is based on the Wiener–Rosenbluth model, according to which each element of the active environment can be in one of three states: rest, excitation and refractoriness. The software module "AutoWaveModel" has been developed in C++ using the Qt library and OpenGL technology for modeling dynamic processes of excitation of spiral waves and pacemakers. The heterogeneity of the properties of the active environment in the model under consideration is set, in particular, by introducing into the field (volume) of modeling a certain number of inactive elements distributed according to a random law. It is established that the decay of autowaves occurs when about 30-60% of inactive elements are introduced from their total number in the model, moreover, the wave propagation process becomes more stable with an increase in the decay coefficient of the activator of all elements. As one of the factors creating heterogeneity of the active distributed environment, the change in the decay coefficient of the activator in its volume is also considered. In this case, each cell of the model is assigned a random value of the specified coefficient, lying in a given interval from the minimum to the maximum value. With a significant difference in the values of the activator decay coefficient in near areas of the active environment and a sufficiently high excitation threshold, the wave front is curved due to its acceleration or deceleration. In this case, the destruction of the wave is also observed, which is unable to overcome the area with a reduced decay coefficient of the activator.В работе представлены результаты компьютерного моделирования процессов возбуждения и распространения автоволн в распределенных активных средах с неоднородными свойствами. Исследование автоволн методом клеточных автоматов выполнено на основе модели Винера–Розенблюта, в соответствии с которой каждый элемент активной среды может находиться в одном из трех состояний: покоя, возбуждения и рефрактерности. Разработан программный модуль «AutoWaveModel» на языке C++ c использованиембиблиотеки Qtитехнологии OpenGLдлямоделированиядинамическихпроцессоввозбуждения спиральных волн и пейсмейкеров. Неоднородность свойств активной среды в рассматриваемой модели задается, в частности, путем введения в поле (объем) моделирования определенного количества неактивных элементов, распределенных по случайному закону. Установлено, что распад автоволн происходит при введении порядка 30–60 % неактивных элементов от их общего количества в модели, причем, процесс распространения волны становится более устойчивым при повышении коэффициента распада активатора всех элементов. В качестве одного из факторов, создающих неоднородность активной распределенной среды, рассмотрено также изменение коэффициента распада активатора в ее объеме. При этом каждой ячейке модели присваивается случайное значение указанного коэффициента, лежащее в заданном промежутке от минимальной до максимальной величины. При значительной разнице величин коэффициента распада активатора в соседних областях активной среды и достаточно высоком пороге возбуждения происходит искривление фронта волны за счет ее ускорения или замедления. В данном случае наблюдается также разрушение волны, которая не в состоянии преодолеть область с пониженным коэффициентом распада активатора

ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕНСОРНЫХ ОБРАЗОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ VITA-СРЕДЫ

This paper shows a generalized approach to procedures of control and analysis of vita-medium properties when «the subjective sensor system» is used. The state of vita-medium is determined on the basis of the applied sources of expert assessments which reflect its properties in the natural language by means of aggregation of quantitative and qualitative features. Being so, a totality of information sensor images of vita-medium is formed, which represent a certain informational coherence and characterize vita-medium as a specific coherence.It is shown that the creation of information images is carried out according to the known principles of formalized subjective description of complex systems. Accordingly, the technology of formalized presentation of information flows and sensor images is considered in the process of vita-medium modeling with the use of categorical variables. Possible vita-medium structuring is shown at practically any complexity level with the aid of the following components: need; idea; resources; results; construction.Organization of data structures has been analyzed for formation of the intelligent vita-medium, and external, systematic and physical levels in the intelligent model base have been provided. A peculiarity of data is that in the vita-medium model it is relevant to certain material objects of the real world, to physical or informational processes. This provide data filling with the distinctive contents having the principal meaning for a set of functional tasks resolved in the intelligent model volume.В работе представлен обобщенный подход к процедурам контроля и анализа свойств vita-среды при использовании «субъективной сенсорной системы». Состояние vita-среды определяется на основе применения источников экспертных оценок, отображающих на естественном языке ее свойства путем агрегирования количественных и качественных признаков. При этом формируется совокупность информационных сенсорных образов vita-среды, представляющих собой определенную информационную целостность и характеризующих vita-среду как специфическую целостность.Показано, что создание информационных образов выполняется по известным принципам формализованного субъективного описания сложных систем. В связи с этим рассмотрена технология формализованного представления информационных потоков и сенсорных образов в процессе моделирования vita-среды с использованием категориальных переменных. Показана возможность структурирования vita-среды практически любого уровня сложности с помощью следующих компонентов: потребность; замысел; ресурсы; итоги; конструкция.Проанализирована задача организации структур данных для формирования интеллектуальной vita-среды и представлена характеристика внешнего, системного и физического уровней организации данных в базе интеллектуальной модели. Особенность данных заключается в том, что в модели vita-среды они соотносятся с определенными материальными объектами реального мира, с физическими или информационными процессами. Это обеспечивает наполнение данных смыслоразличительным содержанием, имеющим определяющее значение для набора функциональных задач, решаемых в объеме интеллектуальной модели

Цифровая технология спектрального анализа параметров колебаний

Performing the Fourier analysis of the harmonic composition of oscillations is an effective approach to the study of vibration processes in machines and mechanisms. This method of express control remains relevant and highly demanded in the acoustic diagnostics of machines due to its relatively high informativeness. The expansion of its analytical capabilities is implemented by introducing additional means for digital processing of vibration signals, including smart systems. The objective of this work consists in creating a digital method for spectral analysis of vibration signals, the implementation of which would be possible with the use of smart devices. This work presents a method of polyharmonic approximation of the parameters of the signals reflecting oscillatory processes in machines based on the additive combinations of sinusoidal functions. The technology of truncation of the time discretised decomposition of the above signals into a Fourier series is implemented using the Rayleigh theorem and the Lyapunov – Parseval equality. The distortion of the frequency spectrum of oscillations is eliminated by suppressing its side lobes using window filters. To compare the efficiency of different windows, the following special parameters are used: width of the main lobe of the frequency spectrum; coefficient of relative expansion of the main lobes; maximum relative level of side lobes; coefficient of relative attenuation of signal energy. In so doing, the windows of Hanning, Nuttall, Hamming, Barlett were considered, and the parameters of a rectangular window were taken as basic values. The limitations of the digit capacity of analogto-digital signal converters depending on the required accuracy of maintaining the energy balance when truncating the discrete Fourier expansions have been determined. An example of implementation of the digital technology of spectral analysis of the parameters of oscillatory processes is given.Эффективным подходом к исследованию вибрационных процессов в машинах и механизмах является выполнение Фурье- анализа гармонического состава колебаний. Этот метод экспресс-контроля остается актуальным и востребованным в акустической диагностике машин благодаря своей относительно высокой информативности. Расширение его аналитических возможностей проводится за счет внедрения дополнительных средств цифровой обработки вибрационных сигналов, в том числе интеллектуальных систем. Целью настоящей работы является создание цифрового метода спектрального анализа вибрационных сигналов, реализация которого возможна с применением интеллектуальных приборов. В работе на основе аддитивных комбинаций синусоидальных функций представлен метод полигармонической аппроксимации параметров сигналов, отображающих колебательные процессы в машинах. С использованием теоремы Релея и равенства Ляпунова – Парсеваля реализована технология усечения дискретизированного по времени разложения указанных сигналов в ряд Фурье. Устранение искажений частотного спектра колебаний выполняется путем подавления его боковых лепестков с помощью оконных фильтров. Для сопоставления эффективности различных окон использованы специальные параметры: ширина главного лепестка частотного спектра; коэффициент относительного расширения главных лепестков; максимальный относительный уровень боковых лепестков; коэффициент относительного ослабления энергии сигналов. При этом рассмотрены окна Хэннига, Натолла, Хэмминга, Барлетта, а в качестве базовых значений приняты параметры прямоугольного окна. Выработаны ограничения разрядности аналого-цифровых преобразователей сигналов в зависимости от требуемой точности соблюдения энергетического баланса при усечении дискретных Фурье-разложений. Приведен пример реализации цифровой технологии спектрального анализа параметров колебательных процессов

FORMATION OF INFORMATION SENSOR IMAGES OF INTELLIGENT VITA-MEDIUM

This paper shows a generalized approach to procedures of control and analysis of vita-medium properties when «the subjective sensor system» is used. The state of vita-medium is determined on the basis of the applied sources of expert assessments which reflect its properties in the natural language by means of aggregation of quantitative and qualitative features. Being so, a totality of information sensor images of vita-medium is formed, which represent a certain informational coherence and characterize vita-medium as a specific coherence.It is shown that the creation of information images is carried out according to the known principles of formalized subjective description of complex systems. Accordingly, the technology of formalized presentation of information flows and sensor images is considered in the process of vita-medium modeling with the use of categorical variables. Possible vita-medium structuring is shown at practically any complexity level with the aid of the following components: need; idea; resources; results; construction.Organization of data structures has been analyzed for formation of the intelligent vita-medium, and external, systematic and physical levels in the intelligent model base have been provided. A peculiarity of data is that in the vita-medium model it is relevant to certain material objects of the real world, to physical or informational processes. This provide data filling with the distinctive contents having the principal meaning for a set of functional tasks resolved in the intelligent model volume

Diseño de un sistema de trazabilidad para la elaboración y distribución de azúcar blanco estándar en un ingenio de Guatemala

ABSTRACT In the last years, the sugar industry in Guatemala has sought methods, designs and certifications for the improvement of food security in the process of sugar processing, all with the aim of controlling the production processes, assuring the quality and good condition of the finished product. Currently, a product control system developed from its origin to the distribution is traceability, since with the application of this method can be verified all stages of the process. Based on the above reasons, the research was based on the design of a traceability system for the production, transformation, production and distribution of standard white sugar in a sugarmill in Guatemala; for the realization of this project was taken into account the existing information of the company obtained by an audit of Good Manufacturing Practices (GMP); with this documentation and bibliographies consulted began with the development of the traceability procedure and the creation of necessary formats for the control of the process. All this documentation was obtained through evaluations within the company to verify the good operation of the system, obtaining positive and satisfactory results, the future validation for the implementation requires of economic investment, since it will be necessary changes in the current documentation in stages reception of raw material, packaging material, inputs, process control, storage and distribution of the product. For these reasons, it was recommended to implement the traceability system, since it is necessary to give a good follow-up to the processed sugar and with this way can respond quickly to any complaint or claim that may exist on the part of the customer or consumer; and that can damage the image of the company. RESUMEN La industria azucarera en Guatemala, en los últimos años ha buscado métodos, diseños y certificaciones para el mejoramiento de la seguridad alimentaria en el proceso de elaboración de azúcar, todo esto con el objetivo de controlar los procesos de producción asegurando la calidad y buen estado del producto terminado. En la actualidad un sistema de control de producto elaborado desde su origen hasta la distribución es la trazabilidad, ya que con la aplicación de este método se puede verificar todas las etapas de proceso. A partir de las razones anteriores, la investigación se basó en el diseño de un sistema de trazabilidad para la elaboración, transformación, producción y distribución de azúcar blanco estándar en un ingenio de Guatemala; para la realización de éste se tomó en cuenta la información ya existente de la empresa obtenida por una auditoria de Buenas Prácticas de Manufactura (BPM); con esta documentación y bibliografías consultadas se inició con el desarrollo del procedimiento de rastreabilidad y la creación de formatos necesarios para el control del proceso. Toda esta documentación obtenida se evaluó a través de simulacros dentro de la empresa para verificar el buen funcionamiento del sistema, obteniendo resultados positivos y satisfactorios, su futura validación para la implementación requiere de inversión económica, ya que se necesitarán cambios en la actual documentación en etapas de recepción de materia prima, material de empaque, insumos, control de proceso, almacenaje y distribución del producto. Por tales motivos se recomendó la implementación del sistema de trazabilidad, ya que es necesario para darle un buen seguimiento al azúcar elaborado y así poder responder de forma rápida a cualquier queja o reclamo que pueda existir por parte del cliente o consumidor; y que pueda dañar la imagen de la empresa