авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ...»

-- [ Страница 2 ] --

Работа была выполнена в рамках комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства: комплекс «Программно-технический обнаружения и прогнозирования крупномасштабных природных пожаров».

В ходе работы были реализованы и опробованы два алгоритма, использующие разные методы обработки входной видеоинформации. Оба алгоритма основаны на одном и том же базовом принципе – детектировании огня по цветовым критериям.

Первый алгоритм помимо сравнения с цветовыми условиями производит определенное усреднение видеоизображения в пределах нескольких кадров и фильтрацию пикселей в зависимости от активности изменения их интенсивности [3].

В основе второго алгоритма лежит система нечеткого вывода, которая используется для определения вероятности принадлежности пикселя к огню [4].

Примеры обнаружения пожаров на видеоизображении показаны на рисунке.

Лауреаты конкурса университета Eпобедители конкурса факультетов) на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Рисунок. Примеры обнаружения пожаров на видеоизображении Литература Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений;

Пер. с англ. – М.:

1.

Техносфера, 2005. – С. 1072.

Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечеткая логика и искусственные 2.

нейронные сети. – М.: Физматлит, 2001. – С. 224.

3. Philips W., Shah M. and Lobo N.V. Flame Recognition in Video. Orlando, USA.

4. Celik T., Ozkaramanli H., Demirel H. Fire and smoke detection without sensors: image processing based approach. European Signal Processing Conference, EUSIPCO 2007, Sept., 2007.

Яркин Дмитрий Сергеевич Год рождения: Институт комплексного военного образования, кафедра мониторинга и прогнозирования информационных угроз, группа Специальность:

230401 Прикладная математика e-mail: dimas555@mail.ru УДК R1-T МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАЩИЩЕННОСТИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ НИУ ИТМО Д.С. Яркин Научный руководитель – к.т.н., доцент Г.П. Жигулин В соответствии с Федеральными законами № 152-ФЗ от 27 июля 2006 года «О персональных данных» и № 359-ФЗ от 23 декабря 2010 г. «О внесении изменения в статью 25 Федерального закона «О персональных данных» все информационные системы персональных данных, созданные до 1 января 2011 года, должны быть приведены в соответствие с требованиями закона не позднее 1 июля 2011 года». Ввиду того, что ВУЗ обладает огромной информативной базой, содержащей сведения о сотрудниках, обслуживающем персонале, студентах, абитуриентах, приглашенных гостях, приезжающих на стажировки, обучение, конференции, возникает вопрос о защищенности таких сведений.

Лауреаты конкурса университета Eпобедители конкурса факультетов) 4O на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Целью работы являлось построение математической модели защищенности персональных данных на основе анализа факторов, формирующих информационную систему персональных данных, а также построить нормативный прогноз на основании моделирования. Для построения модели был использован комплексный подход, позволяющий учесть каждый из факторов для различных информационных систем университета. Актуализируя полученные результаты методами системного анализа определяются потенциальные угрозы, объекты защиты первостепенной важности, «тонкие» места систем защиты, хранения и передачи данных. Также в работе проводится оценка актуальности сведений, содержащихся на серверах, центральных информационных сетях, факультетах и отделах университета с точки зрения «злоумышленника», относимого к одному из двух типов угроз:

- угроз, связанных с преднамеренными или непреднамеренными действиями лиц, имеющими доступ к информационной системе, включая пользователей информационной системой, реализующие угрозы непосредственно в ней (внутренний нарушитель);

- угроз, связанных с преднамеренными или непреднамеренными действиями лиц, не имеющих доступа к информационной системе, реализующих угрозы из внешних сетей связи общего пользования и (или) сетей международного информационного обмена (внешний нарушитель).

В качестве базы для формирования исходной модели брались элементы, характеризующие систему персональных данных (базы данных), канал передачи информации и пользователей (персонал). Исходя из этого, в качестве базовых факторов были выделены:

- защищенность персональных данных;

- категории доступа к персональным данным;

- обмен персональными данными;

- характеристики данных.

В ходе работы была получена методика оценки защищенности персональных данных, позволяющая производить прогнозы на основании данных моделирования. Ее отличительной чертой является масштабируемость, т.е. возможность добавления в систему новых факторов и изучения более подробно каждого из них в любом заданном приближении.

Литература Закон Российской Федерации от 5 марта 1992 г. № 2446-I «О безопасности».

1.

Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. 152-ФЗ «О 2.

персональных данных».

Жигулин Г.П. Прогнозирование устойчивости субъекта информационного 3.

взаимодействия. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 4P выпускную квалификационную работу студентов ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА КАФЕДР УНИВЕРСИТЕТА НА ЛУЧШУЮ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ СТУДЕНТОВ Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Григорьев Евгений Андреевич Год рождения: Факультет компьютерный технологий и управления, кафедра электротехники и прецизионных электромеханических систем, группа Специальность:

140604 Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов e-mail: holli88@mail.ru СИСТЕМА ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА С ПОМОЩЬЮ ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ-МАХОВИКОВ Е.А. Григорьев Научный руководитель – д.т.н., профессор И.Е. Овчинников В работе было рассмотрено применение вентильных двигателей в приводах маховой массы в системах ориентации телескопа. Их применение является перспективным с точки зрения известных преимуществ этого класса электрических машин [2]:

- большой срок службы, высокая надежность и повышенный ресурс работы за счет отсутствия скользящих электрических контактов;

- отсутствие в необходимости обслуживания;

- высокие удельные показатели по развиваемому длительному моменту на единицу массы двигателя;

- высокая кратность пускового момента, малая механическая постоянная времени, хорошая динамика;

- широкий диапазон изменения частоты вращения;

- хорошие энергетические показатели, благодаря применению современных редкоземельных постоянных магнитов (вначале для изготовления ротора использовались ферритовые магниты, они распространены и дешевы, но им присущ недостаток в виде низкого уровня магнитной индукции);

- благоприятные механические и регулировочные характеристики, простота управления моментом и скоростью;

- улучшенные условия теплоотвода.

Все эти факторы достаточно важны для автономных объектов, каким и является телескоп.

Принцип осуществления ориентации или управления угловым перемещением телескопа основывается на законе сохранения момента количества движения системы тел: телескопа и двигателя-маховика. Если предположить, что на такую систему тел не действуют внешние моменты, что хорошо оправдывается для условий свободного тела в космическом пространстве, то закон сохранения момента количества движения для случая плоского вращательного движения относительно некоторой оси представлен формулой (1) в виде [1] J T wT + J M WM = J T wT (0 ) + J M W M (0 ) = const. (1) Чтобы повернуть телескоп в пространстве в любом направлении на нем необходимо установить три двигателя-маховика, как показано на рисунке.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Рисунок. Трехосная система расположение электрических двигателей-маховиков в системе ориентации космического телескопа Появление скорости двигателя-маховика в направлении W MX приводит к появлению скорости телескопа wTX, но в противоположном направлении, что соответствует закону сохранения момента количества движения (1). Телескоп представляет собой твердое тело, поворачивающееся в процессе ориентации относительно точки, связанной с центром масс.

Движение твердого тела относительно точки описывается уравнениями (2) Эйлера [1], которые для нашего случая имеют вид dwTX + ( J TZ - J TY )wTY wTZ + J M W MY wTZ + J M W MZ wTY = M TX, J TX dt dwTY + ( J TX - J TZ )wTX wTZ + J M W MX wTZ + J M W MZ wTX = M TY, J TY (2) dt dwTZ + ( J TY - J TX )wTX wTY + J M W MY wTX + J M W MX wTY = M TZ.

J TZ dt В случае, когда моменты инерции J TX = J TY = J TZ, что имеет, например место для однородного тела сферической формы и пренебрежения гироскопическими моментами маховиков, зависящих от произведения вида Wi w j, (i j ), нелинейное уравнение с перекрестными связями (2) распадается на три независимых уравнения. Этот случай и будет исследован далее.

В нашем случае «плоская» задача (отсутствие перекрестных связей (JTZ, X,Y = J TY, Z, Z = 0), внешних возмущающих моментов) сводится к следующим уравнениям, описывающим поведение системы (для оси X ):

d 2a J TX 2 = - M ДХ ± M ВХ – уравнение динамики для корпуса телескопа;

dt da wTX – уравнение угловой скорости телескопа;

dt dW M = M ДХ – уравнение динамики для ротора-маховика двигателя.

JM dt В работе были промоделированы плоская задача для осей X, Y, Z, а так же пространственная задача, когда движение тела относительно точки описывается уравнениями Эйлера (2), при трех различных случаях различных начальных параметров телескопа.

1. Внешние малые длительные моменты M ВХ = 0, M ВY = 0, M ВZ = 0.

Существуют начальные рассогласования по осям:

a 0 = 0,05 рад, b 0 = 0,1рад, g 0 = -0,17 рад.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов 2. Внешние малые длительные моменты M ВХ = 0, M ВY = 0, M ВZ = 0.

Начальные угловые скорости телескопа равны:

w X 0 = -0,05 рад/с, wY 0 = -0,02 рад/с, wZ 0 = 0,005 рад/с.

Существуют начальные рассогласования по осям:

a 0 = 0,05 рад, b 0 = 0,1рад, g 0 = -0,17 рад.

3. Внешние малые длительные моменты заданы как M ВХ = 0,9 10-4 Н м, M ВY = 0,5 10 -4 Н м, M ВZ = 0,1 10-4 Н м.

Существуют начальные рассогласования по осям:

a 0 = 0,05 рад, b 0 = 0,1рад, g 0 = -0,17 рад.

Во втором случае, также как и в первом, в установившемся режиме ошибки da db dg Da, Db, Dg и угловые скорости телескопа равны нулю.

,, dt dt dt В отличие от первого случая установившаяся угловая скорость маховика отлична от нуля, поскольку в соответствии с законом сохранения момента количества движения весь начальный момент количества движения, обусловленный начальной скоростью телескопа, по окончании переходного процесса переходит в момент количества движения маховика.

Отмечается факт увеличения времени переходного процесса с 250 с. (в «плоской»

задаче) до приблизительно 600 с. (в пространственной задаче) при условии наличия начальных угловых скоростей телескопа.

Это объясняется влиянием перекрестных связей в виде гироскопических моментов маховиков (слагаемое JWw в уравнения Эйлера (2)).

da db dg И в последнем, третьем случае, угловые скорости телескопа в конце,, dt dt dt переходного процесса приходят к нулевому значению. Однако скорости маховиков W M медленно возрастают, что можно наблюдать за сравнительно продолжительное время.

Это объясняется тем, что по окончании процесса ориентации, когда угловая скорость телескопа равна нулю, двигатель должен создавать электромагнитный момент, равный и встречно направленный внешнему малому длительному моменту M B, действующему на корпус телескопа. Этот момент создается за счет нарастающего сигнала, подаваемого на двигатель. Под действием этого весьма малого электромагнитного момента ротор двигателя с маховиком будет постепенно разгоняться. Разгон может осуществляться вплоть до скорости холостого хода, после чего двигатель должен быть остановлен. Для того чтобы процесс ориентации двигателем-маховиком мог быть возобновлен, следует «разгрузить» телескоп импульсом реактивного момента, создаваемого специальными микрореактивными разгрузочными двигателями.

Сигнал управления напряжением U = k1Da + k 2Da + k3 Dadt, подаваемым на & двигатель, состоящий из трех компонентов (отклонение по углу, производная отклонения, интеграл от отклонения), позволяет обеспечить приемлемое качество переходного процесса и астатизм системы, т.е. отсутствие установившейся ошибки по окончании переходного процесса ориентации при наличии начальной угловой скорости объекта и отсутствии внешнего возмущающего момента, действующего на телескоп.

Литература Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе. – 1.

СПб: Корона-Век, 2006.

Овчинников И.Е. Теория вентильных двигателей. – Наука, 1979.

2.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 4T выпускную квалификационную работу студентов Губанов Олег Петрович Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра безопасные информационные технологии, группа Специальность:

090103 Организация и технология защиты информации e-mail: oooooleg@gmail.com ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ АППАРАТНОЙ ВИРТУАЛИЗАЦИИ В ВОПРОСАХ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ О.П. Губанов Научный руководитель – к.ф.-м.н., доцент И.И. Комаров В работе были рассмотрены возможности, которые предоставляет технология аппаратной виртуализации для создания средств защиты информации. Поддержка виртуализации на уровне оборудования состоит в наличии специального режима работы центрального процессора, а также соответствующего набора команд и регистров. Процессоры с поддержкой аппаратной виртуализации предоставляются основными производителями процессоров Intel и AMD, начиная с 2006 года, и являются ответом на потребности индустрии информационных технологий в виртуализации на платформе х86.

Наличие специального режима работы в новых процессорах позволяет создавать новые средства защиты информации. При использовании аппаратной виртуализации управление периодически передается от виртуальной машины, функционирующей в обычном режиме работы процессора, в менеджер виртуальных машин (гипервизор), который использует новый режим работы процессоров – режим менеджера виртуальных машин. Средства защиты информации, основанные на использовании технологии аппаратной виртуализации, используют режим менеджера виртуальный машин для надежной изоляции от защищаемой системы, которая работает в качестве виртуальной машины, и получения полного контроля над ней.

Рис. 1. Вид системы анализа исполняемых файлов – Ether В качестве примера, в ходе выполнения работы была разработана система анализа исполняемых файлов для исследования поведения вредоносных программ.

Разработанная система может применяться как вспомогательный инструмент при динамическом анализе исполняемых файлов операционной системы Microsoft Windows формата PE (Portable Executable). В качестве основы использовалась другая система анализа исполняемых файлов – Ether.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Ether была представлена группой исследователей на одной из конференций по информационной безопасности в 2008 году и является одной из первых демонстраций тех преимуществ, которые предоставляет технология аппаратной виртуализации для разработки различных инструментов и средств защиты. Система Ether основана на модификации исходных текстов гипервизора Xen, который распространяется как свободное программное обеспечение.

Разработанная в ходе выполнения работы система отличается в первую очередь большей практической направленностью, возможностью использовать ее в реальных условиях какой-либо лаборатории, в задачи которой входит анализ исполняемых файлов. В первую очередь стоит отметить использование модульной клиент-серверной архитектуры при проектировании системы. Каждый аспект динамического анализа, который может выполнять разработанная система, представляет собой отдельный модуль. В рамках выполнения работы были разработаны модули поиска оригинальной точки входа и трассировки системных вызовов. Таким образом, система расширяема;

новые методы анализа могут оформляться как новые модули. Использование клиент серверной модели позволяет использовать разработанную систему на выделенном сервере, который принимает запросы на анализ исполняемых файлов от клиентской части системы.

Рис. 2. Вид разработанной системы Литература 1. Fisher-Ogden J. Hardware support for efficient virtualization.

http://cseweb.ucsd.edu/~jfisherogden/hardwareVirt.pdf 2. Dinaburg A., Royal P., Sharif M., Lee W. Ether: malware analysis via hardware virtualization extensions // Proceedings of the 15th ACM conference on Computer and communications security, 2009. – C.51–62.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Силаков Д.В. Использование аппаратной виртуализации в контексте 3.

информационной безопасности // Труды Института системного программирования РАН, 2011. – Том 20. – С. 25–36.

Дьяконенко Владимир Викторович Год рождения: Инженерно-физический факультет, кафедра твердотельной оптоэлектроники, группа Специальность:

200201 Лазерная техника и лазерные технологии e-mail: vdyakonenko@mail.ru УДК RPR. СИСТЕМА ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ АКАДЕМИИ ТАНЦА В.В. Дьяконенко Научный руководитель – к.т.н., профессор В.В. Волхонский В работе был произведен подробный анализ объекта обеспечения безопасности, представляющего собой учебное заведение среднего профессионального образования – Академию танца. Рассмотрены основные угрозы объекту и оценены вероятности их реализации. Это позволило сформировать требования к проектируемой телевизионной системе наблюдения (ТВСН), и аргументировано выбрать места установки и сектора обзора телекамер. Разработаны структурная и функциональная схемы системы, на основе которых обоснованно выбрано оборудование, отвечающее основным параметрам, полученным при анализе объекта. Произведены расчеты основных параметров ТВСН:

- углов обзора объективов телевизионных камер;

- требуемой разрешающей способности телевизионных камер, позволяющей решить задачи идентификации, распознавания действий и обнаружения для соответствующих зон наблюдения;

- скорости записи и объема памяти для хранения видеоархива;

- токопотребления и времени работы подсистемы от резервных источников питания.

Разработаны схемы расположения оборудования на планах с учетом архитектурных особенностей объекта. Представлена подробная схема подключения оборудования.

Произведен экономический расчет стоимости системы в целом. Рассмотрены общие методы оценки эффективности ТВСН.

Спроектированная телевизионная система наблюдения обладает программной и аппаратной гибкостью и масштабируемостью, поддерживает возможность дальнейшего расширения и модернизации без существенных затрат, и принципиальных изменений структуры. Так же возможна как аппаратная, так и программная интеграция с другими системами безопасности (ОПС, СКУД, СОУЭ и т.п.), предполагаемыми на данном объекте.

В работе был проведен расчет горизонтальных и вертикальных элементов разрешения – минимальных размеров критических элементов объекта наблюдения, позволяющих его различить на определенной дальности. Размер элемента разрешения D может быть определен как линейный поперечный размер L зоны обзора (длина дуги) в соответствующей плоскости на определенном расстоянии, деленный на Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов разрешающую способность RТК телекамеры в этой же плоскости. Таким образом, учитывая, что L зависит от расстояния до объекта d и углов обзора a в вертикальной и b в горизонтальной плоскостях, можно записать соответствующие выражения для размеров дуг в вертикальной LВерт и горизонтальной LГор плоскостях a b LВерт ( d ) = 2 p d, LГор ( d ) = 2 p d и для соответствующих размеров элементов 360 a b разрешения D Верт = 2 p d и D Гор = 2 pd.

360 RТКВерт 360 RТКГор Размер элемента разрешения является функцией нескольких переменных:

расстояния d от телевизионной камеры, угла обзора ( a или b ), определяемого объективом и форматом матрицы, разрешающей способности телекамеры RТКВерт и RТКГор [1].

Были проведены расчеты горизонтальных и вертикальных элементов разрешения для телекамер при заданных углах, на заданном расстоянии.

Рисунок. Зависимости углов обзора телекамер, горизонтальные и вертикальные размеры элементов разрешения Разрешающая способность является одним из ключевых факторов эффективности телевизионных систем. Полученные результаты позволяют объективно оценить Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов качество изображения и возможности решения задач идентификации и различения для любой из телекамер разработанной системы наблюдения.

Литература Волхонский В.В. Критерии выбора разрешающей способности в системах 1.

теленаблюдения // PROSystem CCTV, 2009. – №2 (38). – С. 60–64.

Егоров Антон Павлович Год рождения: Инженерно-физический факультет, кафедра лазерных технологий и экологического приборостроения, группа Специальность:

200201 Лазерная техника и лазерные технологии e-mail: leopold.kronecker@gmail.com УДК RPR-1/-P ПРОГРАММНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ А.П. Егоров (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики) Научный руководитель – доцент С.Н. Смирнов (ООО «СП» Лазертех») Актуальность темы вызвана быстрорастущими темпами развития производства и металлообработки. Все современные установки автоматизированы благодаря ЧПУ. Это позволяет существенно ускорить процесс изготовления продукции. Однако немаловажным является этап подготовки управляющих программ для установок с ЧПУ.

Целью работы является оптимизация разработки и реализации технологического процесса лазерной резки с применением высокомощных лазерных комплексов.

В ходе работ необходимо было выполнить следующие задачи:

- проанализировать CAD/CAM-системы, использующиеся на производстве;

- выделить наиболее важные критерии выбора оптимальной CAD/CAM-системы;

- адаптировать наиболее подходящую CAD/CAM-систему для использования на лазерных установках, представленных на производстве;

- произвести пробное изготовление продукции с использованием новой CAD/CAM системы;

- внедрить адаптированную CAD/CAM-систему в производственный процесс.

Перед началом определения критериев выбора, был проанализирован процесс подготовки управляющих программ для лазерной установки Trumpf Trumatic L3030.

Этот процесс преимущественно состоит из следующих этапов.

1. Подготовка чертежей деталей.

2. Расстановка всех необходимых отверстий.

3. Компенсация реза с учетом ширины реза и всех допусков.

4. Расстановка технологических врезок и перемычек.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 5O выпускную квалификационную работу студентов Сведение готовых деталей в блоки.

5.

Раскладка блоков на лист.

6.

Установка порядка врезания.

7.

Создание управляющей программы для ЧПУ станка.

8.

В результате проведенного анализа были выявлены следующие основные критерии выбора:

- наличие CAD-системы для разработки чертежей;

- наличие автоматизированного раскладчика для подготовки раскроев листов;

- наличие встроенных технологических таблиц;

- возможность редактирования технологических таблиц;

- наличие CAM-системы для создания управляющих программ.

Среди всех рассмотренных программных комплексов был выявлен самый оптимальный для применения на установках Trumpf Trumatic – TruTops 300.

На первом этапе эксперимента было проведено изучение программного комплекса TruTops, рассмотрены основные параметры создания управляющих программ и систематика технологических таблиц. Был подготовлен чертеж (рисунок) при помощи CAD-средств TruTops, затем изготовлена с помощью управляющей программы деталь, на которой были проверены различные параметры.

Рисунок. Чертеж детали выполненный при помощи CAD-средств TruTops В результате данного эксперимента было выявлено, что скорость изготовления детали меньше на 14 секунд. Движения механики стали заметно плавней.

Была подготовлена программа на 54 детали на лист стали марки Ст3 габаритом 10002000 мм и толщиной 2 мм. Программа была составлена с активными функциями:

- SprintLine;

- врезка типа «Подвод»;

- активная коррекция нулевой точки;

- контроль положения листа.

pprintLine. Функция для листового металла малых толщин (4 мм). С применением данной опции в процессе выполнения программы пропускается цикл врезания при резке отверстий.

Таблица. Этапы вырезания отверстия Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 5P выпускную квалификационную работу студентов Выкл. излучения Включе- Опускание Врезка Подвод + изменение ние головы на Вырезание (вкл.

головы к подачи высоту давления газа + Этапы излуче- отверстия точке новые параметры режуще- проби ния) врезки го газа вания мощности Обыч ный + + + + + + режим pprint + + + – – + Line Пропуск этих этапов в среднем ускоряет процесс вырезки одного отверстия на 1 секунду, что в совокупности дает существенный выигрыш по времени при потоковом изготовлении большого числа деталей. Однако этот прирост производительности возможен лишь в случае производства деталей содержащих отверстия и на металле малой толщины. Функция не применяется на общий контур деталей.

Врезка типа «Подвод». TruTops делает врезки в виде дуги, плавно переходящей в контур отверстия. Данная оптимизация позволяет приводам, перемещающим лазерную голову, двигаться плавнее, без резких перемен осей движения, что в свою очередь продлевает срок службы механических частей установки.

Активная коррекция нулевой точки. С кодом управляющей программы на ЧПУ передается инструкция к смещению нулевой точки. Это означает, что после выполнения программы режущая голова будет перемещена на точку с указанным смещением, а не в абсолютный ноль стола. При серийном производстве и в совокупности с параметром «Подготовка загрузки в конце программы» выигрыш по времени составляет 2 секунды на лист. Данная функция может быть применена для металла любой марки и любой толщины.

Контроль положения листа. Данная функция благодаря системе слежения позволяет определить положение листа на рабочем столе. Если лист лежит под неким углом к направляющей, что может привести к браку (контур деталей выходит за пределы листа), то ЧПУ скорректирует программу таким образом, что общее положение деталей будет повернуто под таким же углом, как и металл.

В результате проведенной работы в течение месяца программа была адаптирована для работы с установками на предприятии ООО «СП» Лазертех», время подготовки управляющих программ сократилось за счет автоматизированных процессов раскладки и расстановки врезок, механика установок работает в щадящем режиме работы.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Забелин Семен Анатольевич Год рождения: Факультет компьютерный технологий и управления, кафедра электротехники и прецизионных электромеханических систем, группа Специальность:

140604 Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов e-mail: karet@pochta.ru ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В ПРИВОДЕ ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ АЗИМУТАЛЬНОГО НАВЕДЕНИЯ С.А. Забелин Научный руководитель – д.т.н., профессор И.Е. Овчинников В работе была рассмотрена возможность применения вентильных двигателей в приводах поворотных платформ наведения (телескопа, ракетной установки, орудийной башни и пр.). Задачей работы был электромагнитный и тепловой расчет, определение геометрических размеров и других параметров вентильного двигателя для привода поворотной платформы азимутального наведения телескопа, а также исследование динамики системы управления устройством наведения на цель с помощью поворотной платформы, приводимой в движение вентильным двигателем.

Для решения задач контролируемого движения в современных прецизионных системах необходим надежный, высокоточный исполнительный орган, обладающий хорошими энергетическими показателями, значительным сроком службы, высоким длительным моментом на единицу массы двигателя, большой перегрузочной способностью, благоприятными механическими и регулировочными характеристиками, отсутствием в необходимости облуживания [1]. Наилучшим образом данному комплексу требований отвечает вентильный двигатель с возбуждением от редкоземельных постоянных магнитов.

Кинематическая схема исследуемой системы представлена на рисунке.

Рисунок. Кинематическая схема исследуемой системы: 1 – вентильный двигатель;

2 – редуктор;

3 – шестерня рабочего вала редуктора;

4 – зубчатое колесо;

5 – поворотная платформа;

6 – торцевые опоры качения;

7 – устройство наведения Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Электродвигатель является важнейшим элементом рассматриваемой системы.

Управление электродвигателем, входящего в состав электропривода, производится по сигналам различных чувствительных элементов (датчик положения ротора, датчик угла поворота, тахогенератор), измеряющих: угол и угловую скорость вала двигателя, угол рассогласования. По этим сигналам формируется сигнал управления устройством наведения в виде сигнала задания амплитуды фазных токов двигателя с заданной формой тока.

Для исследования динамики системы управления устройством наведения на цель была рассмотрена математическая модель системы [1, 2], включающая:

- уравнение движения платформы dq dq J1 1 = jM - k x (q1 - q2 ) - k D (q1 - q2 ) - M c1sign 1 ;

d (1) dt dt dt - уравнение движения устройства наведения dq J 2 2 = k x (q1 - q 2 ) - M c 2 ;

(2) dt - уравнение движения двигателя dW = M - M c0 ;

J0 (3) dt - уравнение связи угла поворота платформы и угла поворота ротора J q1 = ;

(4) j - изменение угла поворота ротора в переходном процессе t J = J0 + Wdt ;

(5) - уравнение момента трехфазного вентильного двигателя 2 M = cm i1 sin pJ + i2 sin pJ - p + i3 sin pJ - p ;

(6) 3 - закон формирования токов фаз релейным регулятором 2 i1 = I m sin pJ;

i2 = I m sin pJ - p ;

i3 = I m sin pJ - p ;

(7) 3 - уравнение задания амплитуды фазных токов двигателя I m = k1Dq 2 + k 2 Dq 2 + k3 Dq2 dt - k 4W.

& (8) В работе была исследована модель системы управления устройством наведения на цель по азимутальному углу, построенная по уравнениям (1)–(8), и ее динамические характеристики при отработке начального рассогласования с использованием различных настроек регулятора:

1. отработка начального угла рассогласования системой с ПД-регулятором угла ошибки;

2. отработка начального угла рассогласования системой с ПИД-регулятором угла ошибки;

3. отработка начального угла и угловой скорости рассогласования системой с ПД регулятором угла ошибки;

4. отработка начального угла и угловой скорости рассогласования системой с ПИД регулятором угла ошибки;

5. рассмотрено влияние на каждую из систем отрицательной обратной связи по скорости.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов В первом случае, система отрабатывает входное воздействие с постоянным (ненулевым) значением ошибки, удовлетворяющим заданной точности, при минимальном перерегулировании и времени переходного процесса. Введение в эту систему сигнала обратной связи по скорости оказывает благоприятное воздействие на качество переходного процесса, снижая до нуля его перерегулирование, уменьшая время переходного процесса, и не оказывает влияния на ошибку рассогласования.

Во втором случае, система отрабатывает начальный угол рассогласования с нулевым значением ошибки, однако переходный процесс характеризуется большей длительностью и перерегулированием около 20%. Уменьшение перерегулирования возможно за счет введения отрицательной обратной связи по скорости, но при этом заметно увеличивается длительность переходного процесса, в виду чего использование в этой системе обратной связи по скорости не оправдывается.

В третьем случае, система управления устройством наведения отрабатывает начальное рассогласование в виде угла и угловой скорости с постоянным значением ошибки и неизменными значениями перерегулирования и длительности переходного процесса. В случая введения в эту систему отрицательной обратной связи по скорости заметно снижается колебательность и перерегулирование процесса, а также уменьшается его длительность, но ошибка рассогласования увеличивается. Чем больше начальная скорость цели, тем больше значение ошибки.

Та же система, но с ПИД-регулятором, отрабатывает входное воздействие без ошибки рассогласования. В случая введения в эту систему отрицательной обратной связи по скорости уменьшается перерегулирование переходного процесса, но затягивается его длительность.

Исследовав динамику системы управления устройством наведения на цель по азимутальному углу с помощью поворотной платформы, приводимой в движение вентильным двигателем, были сделаны следующие выводы:

- применение вентильного двигателя в приводе поворотной платформы азимутального наведения позволяет обеспечить отработку угла и начальной скорости рассогласования при хорошем качестве и ограниченной длительности переходного процесса с заданной точностью;

- управление устройством наведения осуществляется регулированием сигнала задания амплитуды фазных токов двигателя и формированием заданной формы тока;

- правильный подбор регулятора (а в некоторых случаях, и введение в систему отрицательной обратной связи по скорости) и коэффициентов сигнала управления устройством наведения позволяет оптимизировать качество переходного процесса;

- рассчитанный двигатель имеет более высокие технические и энергетические показатели, чем аналоги, представленные на рынке, при равных массогабаритных показателях.

Литература Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе. – 1.

СПб: Корона-Век, 2006.

Овчинников И.Е. Теория вентильных двигателей. – Наука, 1979.

2.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 5T выпускную квалификационную работу студентов Исмаилов Алексей Игоревич Год рождения: Факультет точной механики и технологии, кафедра технологии приборостроения, группа Специальность:

200107 Технология приборостроения e-mail: aismailov@ya.ru УДК 6R.M11.R ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ О ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ В СРЕДЕ PaM-СИСТЕМЫ PAoTY PLUp А.И. Исмаилов Научный руководитель – к.т.н., доцент Ю.Н. Фомина В работе был выполнен анализ полноты представления технологических данных в PDM-системе PartY Plus, описаны существующие на предприятии процессы проектирования и хранения управляющих программ для оборудования с числовым программным управлением. PDM – Product Data Management, система управления информацией об изделии.

По результатам анализа были выявлены такие недостатки системы, как отсутствие управляющих программ (УП) в структуре информации о технологии производства, отсутствие информации об обрабатывающем оборудовании предприятия и инструменте для оборудования.

Разработаны новые процессы проектирования, согласования и хранения УП в PDM-системе PartY Plus, а также принципиальные схемы представления информации об УП в структуре базы данных PartY Plus.

Рис. 1. Структура класса управляющих программ в PDM-системе Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Предложенные методы реализованы в среде PDM-системы PartY Plus. Разработан новый стандарт предприятия для процедуры корректировки, согласования и утверждения управляющих программ.

Разработан новый технологический процесс производства детали «Корпус» с учетом перевода обработки на оборудование с ЧПУ, разработаны УП и карты наладки оборудования.

Проверена корректность обработки технологических данных, в среде обновленной PDM-системы PartY Plus.

Рис. 2. Прикрепление управляющей программы к операции в PDM-системе Были предложены дальнейшие пути развития представления информации о технологии производства: внедрение в систему информации об оборудовании и инструменте.

Литература Саломатина А.А., Фомина Ю.Н. Реинжиниринг бизнес-процессов проектирования 1.

и производства. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 84 с.

Яблочников Е.И., Фомина Ю.Н., Саломатина А.А. Компьютерные технологии в 2.

жизненном цикле изделия. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 188 с.

Яблочников Е.И., Молочник В.И., Миронов А.А. ИПИ-технологии в 3.

приборостроении. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 128 с.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Козицын Кирилл Владимирович Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра проектирования и безопасности компьютерных систем, группа Специальность:

090104 Комплексная защита объектов информатизации e-mail: shiftcustom@yandex.ru УДК 6O1.P РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЙ ОТ ЛАЗЕРНЫХ СРЕДСТВ ПЕРЕХВАТА АКУСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ К.В. Козицын Научный руководитель – ст. преподаватель К.О. Ткачев Акустооптический канал утечки информации представляет немалую потенциальную угрозу для конфиденциальности акустической информации [1].

Большую опасность представляют лазерные системы акустической разведки (ЛСАР), позволяющие снимать сигнал с окон и других колеблющихся поверхностей, промодулированных речью и иными звуковыми сигналами внутри помещения [2].

Эффективным средством противодействия ЛСАР является вибрационное зашумление окон защищаемого помещения, но средства инструментального контроля эффективности такой защиты не ориентированы на оценку защищенности от снятия информации по акустооптическому каналу посредством ЛСАР.

Разрабатываемое устройство предназначено для осуществления инструментального контроля эффективности защиты помещений от лазерных средств перехвата акустической информации. Непосредственным объектом проводимых измерений является стекло оконной рамы помещения или другие колеблющиеся поверхности, например зеркала, панели. К устройству предъявляются следующие требования:

- измерения должны проводиться без выхода за границы защищаемого помещения;

- частота колебаний стекла, которая должна гарантированно детектироваться устройством, определяется частотным диапазоном голоса человека: от 240 до 4000 Гц;

- измерения должны производиться бесконтактным методом.

Разрабатываемое устройство по сути своей имитирует работу ЛСАР. Физический принцип его работы заключается в фазовой демодуляции отраженного от исследуемого оконного стекла ИК излучения. Максимальную чувствительность для системы такого рода дает интерференционная схема построения. Суть работы устройства заключается в следующем: луч ИК лазера, испускаемый источником излучения, отражается от исследуемого объекта (оконного стекла) и интерферирует с опорным лучом, в результате чего становится возможной фазовая демодуляция отраженного луча и детектирование колебаний стекла. Функциональная схема устройства представлена на рисунке.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Рисунок. Функциональная схема устройства Была разработана принципиальная электрическая схема устройства и с помощью программных сред LTSpice Switcher CAD и Filter Lab и промоделирована ее работа.

Результаты моделирования работы устройства подтвердили правильность принятых инженерных решений и расчетов. Разработанное устройство полностью соответствует требованиям технического задания. В совокупности с разработанной методикой применения устройство представляет собой уникальный аппаратный комплекс, не имеющий аналогов.

Литература Лысов А.В. Лазерные микрофоны-универсальное средство разведки или очередное 1.

поветрие моды? [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://daily.sec.ru/publication.cfm?rid=7&pid=4058, свободный.

Хорев А.А. Средства акустической разведки: направленные микрофоны и лазерные 2.

акустические системы разведки. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.st-s.su/publications/2008/3/articles/horev/index.htm, свободный.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Красавцев Олег Андреевич Год рождения: Инженерно-физический факультет, кафедра лазерных технологий и экологического приборостроения, группа Специальность:

200201 Лазерная техника и лазерные технологии e-mail: redstork@mail.ru УДК RPR-1/-P ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ РОБОТИЗИРОВАННЫМ КОМПЛЕКСОМ С ВОЛОКОННЫМ ИСТОЧНИКОМ ИЗЛУЧЕНИЯ О.А. Красавцев Научный руководитель – доцент С.Н. Смирнов Целью работы была разработка и внедрение технологии лазерной сварки (ЛС) роботизированным комплексом с волоконным источником излучения, вала промежуточного для дисковых муфт типа МД-175…, МД-515…, МД-1025…, МД-1625, с последующей отработкой технологии автоматизированной ЛС детали и составлении технологической карты сварочного процесса.

Практическое значение данного исследования обусловлено тем, что нефтеперерабатывающее оборудование, работающее на открытых площадках НПЗ, а также нефтегазодобывающее оборудование, работающее в акватории прибрежного шельфа, содержит ответственные изделия, такие как дисковые муфты в насосных агрегатах имеющие сборочные единицы (валы промежуточные), собранные с применением сварки из деталей, изготовленных из трудно свариваемых конструкционных легированных сталей, типа 40ХН2МА (ГОСТ 4543). Такие ответственные конструкции требуют специального разрешения на применение.

Поэтому предъявляются высокие требования к стыковым сварным соединениям в данных конструкциях. Локальность воздействия лазерного излучения обеспечивает минимальную зону термического влияния с сохранением химического состава в объеме детали, что делает весьма актуальным использование ЛС при сборке ответственных конструкций и деталей состоящих их легированных, трудносвариваемых сталей.

Для проведения исследований, направленных на выбор технологических параметров и режимов ЛС, был собран специальный стенд на базе роботизированного комплекса, включающий в себя современный мощный (5 кВт) волоконный источник излучения.

Исследование структуры образцов стыковых сварных соединений типа «труба фланец» после однопроходной лазерной сварки выполнялось визуально и на микроскопе МБС-9, по методике, основанной на требованиях ГОСТ 30242 «Дефекты соединений при сварке металлов плавлением». Были выявлены типичные корневые дефекты с образовавшимися от них трещинами, как в основном, так и при замыкании шва и наличие опасного конструктивного непровара. Так же обратило внимание существенное отличие структуры основного металла свариваемых между собой деталей вала (трубы) и диска.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 6O выпускную квалификационную работу студентов Рис. 1. Макрошлиф соединения «труба-фланец» с типичными корневыми дефектами и образовавшимися от них трещинами, как в основном шве (а), так и при замыкании шва (б), с образовавшейся горячей трещиной (кристаллизационной) (в) и наличием очень опасного конструктивного непровара (г) После отработки и улучшения технологии ЛС, был успешно сварен контрольный макет вала промежуточного (рис. 2). В результате полученное сварное соединение и конструкция удовлетворяет всем условиям чертежа. Так же сваренный контрольный макет прошел механические испытания и неразрушающие методы контроля на качество сварного соединения.

Рис. 2. Контрольный макет вала промежуточного – после сварки волоконным лазером На основании экспериментальных работ и исследований по лазерной сварке стыковых соединений типа «вал-диск» из стали 40ХН2МА при изготовлении вала промежуточного и его макетов для дисковых муфт можно сделать следующие выводы.

1. Разработана технология ЛС стыковых соединений из стали 40ХН2МА вала промежуточного и его макетов. Технология выполнена качественно в соответствии с нормативными документами, и более эффективно, по сравнению с традиционными способами сварки (например, ЭЛС).

2. Определены оптимальные параметры сборки и режимов ЛС волоконным лазером.

3. Выявлены технические особенности ЛС стали типа 40ХН2МА.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 6P выпускную квалификационную работу студентов На относительно чистом основном металле – определенно качественное 4.

формирование сварных швов по внешнему осмотру, с подрезами менее 0,2–0,3 мм (при допуске до 0,6 мм), в том числе: и при начале и замыкании кольцевого шва.

Проведена оптимизация структуры и отработка программного обеспечения 5.

робототехнического комплекса. Составлена технологическая карта сварочного процесса и технология внедрена в производство.

Люберт Андрей Сергеевич Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра безопасных информационных технологий, группа Специальность:

090103 Организация и технология защиты информации e-mail: andrey@streamdialog.com УДК MM4. ОЦЕНКА УЯЗВИМОСТЕЙ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ УДАЛЕННОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ А.С. Люберт Научный руководитель – д.т.н., доцент И.А. Зикратов В работе был произведен анализ компонентов систем удаленного видеонаблюдения, результатом которого стало построение обобщенной модели угроз, а также перечень возможных организационных и технических мер защиты.

В рамках работы, в качестве одного из методов защиты системы удаленного видеонаблюдения от угрозы перегрузки подсистемы анализа видеоинформации, предложена программная реализация метода быстрого анализа видеоизображений. В основе метода лежит обработка и анализ служебных данных видеопотока, используемых для декодирования видеоинформации, с целью обнаружения и определения действий объектов в контролируемой области.

Результаты работы в виде обобщенной модели угроз и классификации угроз к компонентам системы могут использоваться при построении систем удаленного видеонаблюдения для определения наиболее актуальных угроз информационной безопасности и выбора соответствующих методов их нейтрализации.

Программная реализация метода быстрого анализа видеоизображений может быть использована с целью повышения отказоустойчивости и быстродействия систем удаленного видеонаблюдения при допустимом снижении их функциональности.

Угроза перегрузки подсистемы анализа видеоинформации при одновременном наблюдении за множеством объектов является одной из наиболее актуальных угроз вывода из строя системы управления при отсутствии прямых противоправных действий злоумышленника. Уязвимостью, приводящей к проявлению данной угрозы, является недостаточная производительность системы, а также ограничения используемых программных решений анализа видеопотока.

В качестве программного ограничения системы может выступать ограничение количества отслеживаемых движущихся объектов. Недостаточная производительность системы обеспечена использованием аппаратного обеспечения, не способного выдержать пиковые нагрузки при анализе.

Методы быстрой обработки основываются на алгоритмах анализа служебных данных потока видеоинформации, полученного с устройств регистрации видеосигнала Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов и обработанного аппаратным или программным видеокодировщиком. К подобным служебным данным относятся вектора движения, полученные алгоритмами компенсации движения, таблицы пропущенных макроблоков и другие данные, доступные при кодировании видеопотока кодировщиками стандарта MPEG-2, MPEG- и H.264 (MPEG-4 Part 10).

В отличие от методов, основанных на сравнении и анализе видеоизображений, методы на основе анализа служебных данных позволяют получить преимущество в скорости определения угроз, а также снизить системные требования к конфигурации системы удаленного видеонаблюдения.

Для реализации данных методов необходимым условием является поддержка кодирования регистрируемого видеопотока со стороны систем видеонаблюдения. Под данное требование попадает большой список систем, первоначальной задачей которых являлась передача видеопотока по сети, в которых алгоритмы кодирования реализованы на аппаратном уровне.

Для проведения детального анализа данного метода на практике, в ходе проведения работы был разработан прототип программы, реализующей алгоритм быстрого метода обработки видеопотока.

Основным алгоритмом реализации метода быстрого анализа видеопотока является алгоритм восстановления траектории движения объекта (рисунок). Алгоритм позволяет исключительно путем анализа служебных данных видеопотока восстановить траектории движения объектов в пределах контролируемой области для дальнейшего анализа характеристик движения с целью определения действий злоумышленника, либо сбора статистики зафиксированных действий.


Рисунок. Алгоритм восстановления траектории движения объекта Литература 1. Mitchell J.L., Pennebaker W.B., Fogg C.E. and LeGall D.J. MPEG Video Compression Standard. Digital Multimedia Standards Series, Chapman & Hall, New York, NY, 1997.

Коржихин Е.О. Особенности устранения межкадровой избыточности в стандарте 2.

MPEG-4/H.264. Московский государственный университет связи и информатики.

Тропченко А.Ю., Тропченко А.А. Методы сжатия изображений, аудиосигналов и 3.

видео: Учебное пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. – 108 с.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Марков Данил Владимирович Год рождения: Факультет оптико-информационных систем и технологий, кафедра компьютеризации и проектирования оптических приборов, группа Специальность:

200203 Оптико-электронные приборы и системы e-mail: azumka@ymail.com УДК 681.T.MRR МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАСЫПНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБЪЕКТИВОВ Д.В. Марков Научный руководитель – д.т.н., профессор А.П. Смирнов Основные принципы, в соответствии с которыми строятся конструкции объективов, могут быть сведены к следующим двум. Первый принцип связан с креплением линз в оправах и последующей их центрировкой в плавающих патронах с помощью автоколлимационного микроскопа. После проведения центрировки оправы с линзами устанавливаются в корпус объектива. Второй принцип построения сводится к установке в корпус объектива линз без оправ через промежуточные кольца. Иногда в этих случаях воздушные промежутки в корпусе объектива выдерживаются не кольцами, а непосредственной опорой линз друг на друга. Часто первый принцип называют автоколлимационным, а второй – насыпным. Оба принципа имеют свои преимущества и недостатки. Основным недостатком насыпной конструкции является то, что на сегодняшний день практически полностью отсутствуют какие-либо исследования, позволяющие создать хотя бы основы проектирования насыпных вариантов конструкций объективов.

Целью работы является сравнение обоих вариантов конструкций, определение оптимального уровня допусков на конструктивные параметры и выбора наиболее продуктивного и экономически выгодного варианта конструкции.

В качестве исследуемого был выбран объектив Т-57, были разработаны конструкции по обоим методам проектирования. Далее проведено компьютерное моделирование двух вариантов конструкций в среде MathCAD, тем самым исследовалось влияние децентрировок на качество изображения объектива. По его результатам назначены оптимальные уровни допусков. Результаты, полученные с помощью компьютерного моделирования, были сравнены с теоретическими результатами, высчитанными по методу, описанному в [1].

Сравнение проводилось так же и в экономическом плане. Были проанализированы трудовые затраты в серийном и массовом производстве, а так же рассчитана полная себестоимость объективов, изготовленных по двум разным конструкциям.

В результате анализа, конструкция насыпного типа без оправ и промежуточных колец была признана как наиболее продуктивная.

Литература Крынин Л.И. Основы проектирования конструкций объективов: Учебное 1.

пособие. – СПб: Ива, 2006. – 255 с.

Латыев С.М. Конструирование точных (оптических) приборов: Учебное пособие. – 2.

СПб: Политехника, 2007. – 579 с.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Миноженко Александр Владимирович Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра безопасных информационных технологий, группа Специальность:

090103 Организация и технология защиты информации e-mail: minozhenko@gmail.com УДК RPR-1/-P СПОСОБ ПОИСКА УЯЗВИМОСТЕЙ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ ВХОДЯЩИХ ПАРАМЕТРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАТИЧЕСКИХ ДАННЫХ А.В. Миноженко Научный руководитель – д.т.н., доцент И.А. Зикратов В работе рассмотрен способ поиска уязвимостей программного обеспечения путем изменения входящих параметров с использование статических данных.

Существует класс уязвимостей, в программном обеспечении проявляющийся при работе программы с памятью. Эти уязвимости могут привести к выполнению вредоносного кода и таким образом повлиять на конфиденциальность, целостность и доступность. Они появляются в результате отсутствия проверок размерности входящих параметров, и фильтрации входящих параметров.

Для поиска этих уязвимостей существуют различные методы тестирования программного обеспечения. Метод «белого ящика» подходит, когда необходимо найти максимальное количество уязвимостей, и доступен исходный код программы, доступна экспертная оценка и не важны временные затраты. Для методов «серого ящика»

необходимы временные затраты и экспертная оценка. Методы «черного ящика»

отличаются возможностью автоматизация и меньшими временными затратами, однако необходимы значительные вычислительные мощности. Одним из методов «черного ящика» является фаззинг.

Фаззинг – это способ поиска уязвимостей путем изменения входящих параметров.

Он заключается в подаче на вход программе заведомо неправильных параметров и отслеживании работы программы. Если при работе программы произошла ошибка или исключительная ситуация, то возможно в программе присутствует уязвимость.

Фаззинг различается по способам генерации данных и типам объектов, к которым применяется [1]. Среди существующих способов генераций данных для фаззинга наибольший интерес представляет мутационное тестирование, так как его можно полностью автоматизировать. Мутационное тестирование заключается в сборе образцов данных и их случайном изменений. Недостатками данного способа является случайный характер изменений данных.

Предложенный в работе способ использует кластерный анализ для выявления статических данных и определения типа данных. Статические данные отвечают за структуру данных, и их изменение порождает невалидные данные. Соответственно необходимо изменять, только динамические данные. Имея информацию о типе данных можно сократить количество переборов значений, оставив только несколько значений данного типа.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую 6T выпускную квалификационную работу студентов Рисунок. Определение статических данных в формате файла pdf Используя данный способ можно сократить количество необходимых изменений для фаззинга до:

T=m(n-k), (1) где n – количество байт;

k – количество статических байт;

m – количество байт для изменений из каждого кластера. Для кластерного анализа используется восходящий иерархический алгоритм с Евклидовым расстоянием.

Были проведены эксперименты на форматах файла pdf, doc и протоколе http.

Разработаны модули для сбора образцов данных и кластерного анализа. Также в работе представлен алгоритм работы фаззера на основе предложенного способа. В дальнейшем необходима разработка фаззера на основе данного алгоритма.

Литература Саттон М., Грин А., Амини П. Фаззинг: исследование уязвимостей методом грубой 1.

силы. – СПб: Сивол-Плюс, 2009. – 560 c.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов Поляков Дмитрий Сергеевич Год рождения: Инженерно-физический факультет, кафедра лазерных технологий и экологического приборостроения, группа Специальность:

200201 Лазерная техника и лазерные технологии e-mail: sitch55@mail.ru УДК 6O1.PTP.8O ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ Д.С. Поляков (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики) Научный руководитель – инженер-физик А.А. Кишалов (ООО «НПП ВОЛО») Насосно-компрессорные трубы (НКТ), используемые для добычи нефти из скважины, соединяются с помощью резьбовых соединений. Значительные силы трения, действующие в соединении, приводят к повышенному износу и необходимости проведения частых ремонтных работ.

Целью работы является разработка методики упрочнения резьбового участка НКТ с помощью лазерной закалки, которая позволила бы существенно повысить ресурс работы резьбового соединения.

В ходе работ были выполнены следующие задачи:

- разработана математическая модель лазерной закалки резьбового участка НКТ;

- проведен расчет температурного поля, возникающего в резьбе при лазерной обработке, сделана оценка глубины и определена форма упрочненной области для различных режимов;

- проведено сравнение экспериментальных результатов и результатов расчета;

- выбран оптимальный режим обработки.

Результаты расчетов, проведенных в соответствии с предложенной моделью, находятся в хорошем согласии с экспериментом.

Рисунок. Форма упрочненной области при сканировании по боковой поверхности зубца: результат эксперимента (а);

результат расчетов (б) На рисунке показана расчетная и экспериментальная форма упрочненной области, полученная при сканировании узким пучком по боковой поверхности зубца.

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов На основании расчетов и экспериментальных данных предложена следующая методика упрочнения:

- сканирование узким пучком (диаметр равен половине шага резьбы) по боковой поверхности зубца;

- скорость вращения и скорость подачи трубы должны соответствовать смещению пучка на расстояние равное шагу резьбы за время полного оборота трубы;

- упрочнение необходимо проводить в два прохода: по одной и по другой стороне зубца соответственно;


- рекомендуемые значения мощности и скорости сканирования (при закалке волоконным иттербиевым лазером): Р=450 Вт, v=30 мм/с.

Резьбовое соединение, обработанное по данной методике, выдерживает свыше операций свинчивания-развинчивания, в то время как необработанное выдерживает 5– операций свинчивания-развинчивания. Таким образом, предложенная методика позволяет повысить износостойкость в 4 раза.

Хомин Павел Александрович Год рождения: Факультет оптико-информационных систем и технологий, кафедра оптических технологий, группа Специальность:

200204 Оптотехника e-mail: 1@s6p.ru УДК 681.T8R РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ ЗЕРКАЛ С ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТЬЮ П.А. Хомин Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Нужин Работа выполнена в рамках НИР 18003.

Измерение спектральных характеристик зеркал лазерных резонаторов имеет определенные особенности. С высокой точностью, как правило, требуется измерить коэффициент отражения, реже пропускания, на одной, двух или трех длинах волн, на которых происходит генерация лазерного излучения. Так, для современных импульсных твердотельных лазеров на кристаллах КГВ, активированных неодимом и работающих по схеме с ВКР преобразованием излучения [1], требования к спектральным характеристикам зеркал формулируются следующим образом:

- для =1,06 мкм R1,5%;

- для =1,34 мкм R99,5%;

- для =1,54 мкм R=45…50%, а погрешность измерения коэффициента отражения не должна превышать 0,1%.

Значения коэффициентов отражения для промежуточных значений длин волн не имеют принципиального значения и носят справочный характер. Доступные для производственной лаборатории спектрофотометры не обеспечивают требуемой погрешности измерений.

В работе было рассмотрено относительно простое схемотехническое решение для сформулированной измерительной задачи. В качестве узла, обеспечивающего оптическое излучение на требуемой длине волны, был выбран соответствующий Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую T выпускную квалификационную работу студентов лазерный излучатель. Нет необходимости применять сложные монохроматоры, позволяющие плавно менять длину волны излучения. Для регистрации мощности или энергии лазерного излучения были использованы относительно доступные измерители.

Измерения целесообразно выполнить по схеме с многократным отражением падающего пучка от контролируемой поверхности. При этом погрешность измерений будет уменьшаться пропорционально числу отражений от нее.

Рисунок. Схема с многократным отражением лазерного пучка Фрагмент схемы с многократным отражением представлен на рисунке. В измерениях одновременно участвуют два лазерных зеркала, установленных параллельно. Пучок от лазера падает и отражается от обеих поверхностей под малым неизменным углом (не более 4–5). При этом не возникает дополнительной погрешности, обусловленной зависимостью спектральной характеристики от угла падения излучения [2]. В варианте, представленном на рисунке, от каждого зеркала лазерный пучок отражается 4 раза, после чего, не срезаясь, выходит из системы зеркал и попадает на фотоприемник измерителя мощности/энергии лазерного излучения. Для исключения погрешности измерений, связанной с временным дрейфом мощности лазерного излучателя в схему введен опорный фотоприемник, сигнал на который поступает через откидное зеркало.

В представленной схеме для суммарного коэффициента отражения R12 системы зеркал 1 и 2 имеем R12 = R1k R2, k (1) где R1 – коэффициент отражения первого зеркала;

R2 – коэффициент отражения второго зеркала;

k – число отражений от одного зеркала.

Измерив величину R12, уравнение (1) легко решить относительно R1 при известном R2. Однако для этого надо иметь аттестованное зеркало с известным коэффициентом отражения R2 на требуемой длине волны, что на практике, как правило, не выполняется. Для измерений без аттестованного зеркала в работе предложено использовать три зеркала, составив из них отражательные системы 1-2, 1-3, 2-3, где 1, 2, 3 – номера зеркал. Для таких отражательных систем составлена и решена система из трех уравнений вида (1):

1 1 R R 2k R R 2k R R 2k R1 = 13 12, R2 = 23 12, R3 = 13 23, R R R 23 где R12, R13, R23 – коэффициенты отражения для пар зеркал 1-2, 1-3, 2-3;

R1, R2, R3 – коэффициенты отражения зеркал 1, 2, 3 соответственно.

В работе приведены результаты расчета погрешностей для коэффициентов отражения и результаты экспериментов. Показано, что при погрешностях первичных измерений сигналов с фотоприемников до 0,5% достигается погрешность измерения Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую T выпускную квалификационную работу студентов коэффициентов отражения до 0,1%. В работе также представлены оригинальные конструктивные решения узлов крепления зеркал и лазерного излучателя. Описана методика первоначальной юстировки установки и методика измерений.

Литература Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М. Основы лазерной техники;

1.

Под ред. А.М. Прохорова. – М.: Советское радио, 1972. – 408 с.

Путилин Э. С. Оптические покрытия. Учебное пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2.

2010. – С. 184–224.

Щербакова Татьяна Владимировна Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра вычислительной техники, группа Специальность:

230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети e-mail: tanya1573@rambler.ru УДК MM4.41R.O РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ ИЗ ТЕКСТОВОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ФОРМАТ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В СИСТЕМЕ ЦДО Т.В. Щербакова Научный руководитель – ст. преподаватель А.М. Дергачев В работе был выполнен перевод тестовых заданий из текстового формата в формат, используемый в системе Центра дистанционного обучения (ЦДО). Данный метод позволяет ускорить процесс разработки тестов за счет использования текстовых редакторов. В настоящий момент нет способов создания тестов без существенных недостатков: программа «Конструктор» требует подключения к Интернету и обрабатывает каждое тестовое задание отдельно от остальных, xml-редакторы требуют помнить структуру xml-файла, что усложняет редактирование. Таким образом, была поставлена задача разработать программу, преобразовывающую тесты из текстового формата в формат xml, используемый в ЦДО.

В процессе работы было показано, что наиболее предпочтителен текстовый формат rtf, поскольку он является межплатформенным и поддерживается современными текстовыми редакторами. Для разбора текста используются управляющие слова, позволяющие не только программе, но и пользователю точно определять характеристики вопросов. Можно было бы вместо управляющих слов использовать различное форматирование, но пользователь со временем может забыть необходимые условия форматирования для разных типов вопросов. Использование бланков так же не желательно, так как во всех типах тестовых заданий есть необязательные поля. Если пользователь их не использует, то появляется много свободного пространства, которое нельзя заполнить другой информацией. Для проверки правильности заполнения исходного файла используется графический интерфейс, отображающий структурированную информацию (рисунок).

Победители конкурса кафедр университета на лучшую научно-исследовательскую TO выпускную квалификационную работу студентов Рисунок. Интерфейс программы В результате проделанной работы разработана программа, преобразующая тестовые задания из rtf файла в формат xml. Внедрение данной программы позволит снизить временные затраты на создание тестов и уменьшить трудоемкость деятельности лиц, занятых в создании и редактировании тестовых заданий.

Литература Руководство пользователя системы дистанционного обучения AcademicNT.

1.

Преподаватель [Электронный ресурс] / Система дистанционного обучения НИУ ИТМО // de.ifmo.ru, 2011г.

Техническое руководство по разработке учебно-методического комплекса для 2.

системы дистанционного обучения AcademicNT [Электронный ресурс] / Система дистанционного обучения НИУ ИТМО // de.ifmo.ru, 2011.

Участники конкурса кафедр на лучшую научно-исследовательскую TP выпускную квалификационную работу студентов УЧАСТНИКИ КОНКУРСА КАФЕДР НА ЛУЧШУЮ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ СТУДЕНТОВ Участники конкурса кафедр на лучшую научно-исследовательскую T выпускную квалификационную работу студентов Кустов Виталий Александрович Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра безопасных информационных технологий, группа Специальность:

090103 Организация и технология защиты информации e-mail: vitaly_kustov@mail.ru КРИПТОАНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ ШИФРОВАНИЯ, ОСНОВАННЫХ НА СПЛАЙН-ВЕЙВЛЕТНЫХ РАЗЛОЖЕНИЯХ В.А. Кустов Научный руководитель – к.ф.-м.н., доцент А.Б. Левина В работе были исследованы алгоритмы шифрования, основанные на сплайн вейвлетных разложениях, проведен их криптоанализ и разработаны меры противодействия проведенной атаке, рассчитаны криптостойкости алгоритмов. Целью работы было обнаружение уязвимостей алгоритма и разработка мер противодействия обнаруженным уязвимостям.

Рассмотренный алгоритм является симметричным блочным алгоритмом шифрования, работающим с блоками шифрования различной длины, включая блок в 1024 бит. По скорости работы и необходимой производительной мощности алгоритм не уступает существующим сертифицированным алгоритмам.

Ключ алгоритма шифрования имеет следующую структуру:

- первая часть ключа – значения узлов сетки Х (размерность значения узла – один байт);

- вторая часть ключа – порядковые номера удаляемых узлов сетки Х (размерность порядкового номера – один байт).

Существует три реализации данного алгоритма: применение при шифровании/дешифровании формул декомпозиции/реконструкции для сплайнов различного порядка (первого, второго, третьего). Формулы различаются количеством элементов, преобразуемых за один раунд шифрования.

В работе были исследованы алгоритмы шифрования, основанные на сплайн вейвлетных разложениях. Результатом исследования является обнаружение значительной избыточности в ключе шифрования:

- в первой части ключа избыточность обусловлена зависимостью узлов сетки, выраженная в следующем строгом неравенстве:

x0 x1 K xM xM +1 ;

- избыточность второй части ключа обусловлена чрезмерной размерностью номеров удаляемых элементов – один байт.

Процентное отношение избыточных бит ключа к длине ключа больше 20% для всех размеров блоков шифрования.

На следующем этапе работы был проведен дифференциальный криптоанализ алгоритма шифрования.

Дифференциальный криптоанализ – метод криптоанализа, работающий с парами шифротекстов, открытые тексты которых содержат определенные разности, и Участники конкурса кафедр на лучшую научно-исследовательскую T выпускную квалификационную работу студентов анализирующий эволюцию этих разностей в процессе прохождения открытых текстов через этапы шифрования с одним и этим же ключом.

Разность выбирается криптоаналитиком для каждого алгоритма независимо.

Например, для анализа DES за разность был принят результат операции XOR бит шифруемых текстов.

В работе при анализе алгоритма за разность была принята бинарная величина:

- разность равна нулю, если элементы с соответствующими номерами равны (i = 0, если ai = ei);

- разность равна единице, если элементы с соответствующими номерами не равны (i = 1, если ai ei).

Такой выбор разности был обусловлен невозможностью вычисления точной разности между элементами текстов из-за применения формул декомпозиции.

Далее были рассмотрены два случайных открытых текста, проведен над ними раунд шифрования, вычислены разности до и после прохождения раунда. В результате анализа полученных данных были выведены формулы изменения разности текстов при прохождении раунда шифрования.

В работе было доказано, что на каждом раунде шифрования рассчитывается один элемент шифротекста, т.е. элемент, не меняющийся при дальнейшем шифровании.

Следовательно, разность таких элементов тоже не будет менять при дальнейшем шифровании, и ее можно найти в шифротексте. Именно на использование этой уязвимости алгоритма был направлен дифференциальный криптоанализ.

Результатом применения дифференциального криптоанализа является открытие большей части элементов (всех кроме трех/всех кроме двух/всех элементов в зависимости от шифрования третьей/второй/первой степенью) второй части ключа (порядковые номера удаляемых узлов).

Для реализации предложенного дифференциального криптоанализа необходимо М пар открытых текстов с определенными разностями и соответствующих им шифротекстов, где М – длина блока шифрования в байтах. Разности пар открытых текстов должны быть следующими: в каждой паре открытые тексты отличаются только одним элементом, во всех парах порядковые номера этих элементов различается.

Дифференциальный анализ проводился методом сравнения разностей возможных вариантов элементов, не меняющихся при дальнейшем шифровании, с разностями соответствующих элементов в шифротекстах при удалении различных узлов сетки Х.

Последним этапом работы была разработка методов противодействия разработанной атаке.

Были разработаны следующие меры:

1. удаляемые узлы сетки и элементы текста «b» не исключаются из процесса шифрования;

2. изменена структура раунда шифрования – на каждом раунде «удаляется» два узла сетки: стандартный и с номером, берущимся из ключа;

3. изменена структура второй части ключа: для каждого номера удаляемого узла отводится по (log2M) бит;

4. изменена структура первой части ключа для блока шифрования в 1024 бит (128 байт): для хранения каждого значения узла сетки отводится семь бит, а значение узла считается по формуле:

xi = xK, i + i ;

xK, 0 xK,1 K xK,126 xK,127, где xi – значения узлов сетки X, используемые при шифровании;

xK,i – значения узлов сетки X, хранящиеся в ключе шифрования;

i – порядковый номер узла сетки Х.

Участники конкурса кафедр на лучшую научно-исследовательскую T выпускную квалификационную работу студентов В работе оценка результатов криптоанализа и актуальности применения методов противодействия проводилась методом сравнения криптостойкостей алгоритмов на различных стадиях выполнения работы криптоанализа (0), после (до криптоанализа (К), после применения мер противодействия (N)).

Таблица. Сравнение криптостойкостей алгоритмов на различных стадиях выполнения работы и длины ключа до (K) и после (KN) принятия мер противодействия разработанной атаке при шифровании третьим порядком M, бит K, бит KN, бит 0 К N 2120 277,5 278, 64 120 2248 2140,3 2166, 128 248 2504 2263,5 2354, 256 504 21016 2498,9 2737, 512 1016 22040 2908,9 1024 2040 Криптостойкость измерялась как количество переборов ключей, необходимых для взлома алгоритма методом грубой силы.

Вследствие принятия мер противодействия проведенной атаке, длина ключа была уменьшена, но при этом криптостойкость алгоритма была значительно увеличена (таблица). Также, была увеличена зависимость элементов шифротекста от элементов открытого текста. Для шифрования другими порядками результаты аналогичны.

В работе было получено, что оптимальной реализацией алгоритмов является реализация с блоком шифрования данных в 128 байт (1024 бита).

Литература Левина А.Б. Использование вейвлетных разложений сплайнов третьего порядка в 1.

защите информации // Вопросы передачи и защиты информации. – СП, 2011. – С. 218–238.

2. Levina A.B. New Approach in Creating of Block Ciphers Based on Wavelet Decomposition of Splines // http://www.iaeng.org/publication/WCECS2011/ WCECS2011_pp123-126.pdf Участники конкурса кафедр на лучшую научно-исследовательскую TT выпускную квалификационную работу студентов Паль Сергей Николаевич Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра электротехники и прецизионных электромеханических систем, группа Специальность:

140604 Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов e-mail: mchroft@mail.ru ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ПРЯМЫМ УПРАВЛЕНИЕМ МОМЕНТОМ С.Н. Паль Научный руководитель – к.т.н., доцент А.А. Усольцев В работе была разработана и исследована математическая модель асинхронного двигателя с системой прямого управления моментом. Модель позволяет исследовать статические и динамические характеристики асинхронного электропривода с прямым управлением моментом. Исходными данными для моделирования являются параметры схемы замещения двигателя и механические параметры нагрузки.

Задачей прямого управления моментом является обеспечение быстрой реакции электромагнитного момента двигателя на управляющее воздействие. В отличие от «традиционных» систем векторного управления, где изменение момента производится путем воздействия на ток статора, который, таким образом, является управляемой величиной, в системе с прямым управлением моментом управляемой величиной является потокосцепление статора. Изменение потокосцепления достигается путем оптимального переключения ключей инвертора напряжения, от которого питается асинхронный двигатель.

Для рассмотрения принципа прямого управления моментом могут быть использованы два выражения: уравнение равновесия напряжений статорной цепи в неподвижной системе координат.

r dY1a -b r r U sa - b = I1 R1 + dt и выражение для электромагнитного момента двигателя, записанного через потокосцепления статора и ротора в неподвижной системе координат (, ):

krr M Д = z p s Ys Yr sin q, 2 sLr где – угол между векторами потокосцеплений статора и ротора, q = q s - q r.

Учитывая, что постоянная времени ротора асинхронного двигателя достаточно велика, можно считать, что на каждом шаге расчета модуль потокосцепления ротора r Yr остается неизменным. Если, воздействуя на пространственный вектор напряжения r r на статоре U s поддерживать постоянство модуля потокосцепления статора Ys, то электромагнитный момент двигателя можно изменить так быстро, как быстро можно изменить угол. Изменение этого угла может быть также достигнуто воздействием на r вектор напряжения статора U s.

Участники конкурса кафедр на лучшую научно-исследовательскую T выпускную квалификационную работу студентов Рисунок. Вид плоскости с осью неподвижной системы координат (, ) и векторами напряжения и потокосцепления статора На рисунке показана плоскость, на которой отмечены оси неподвижной системы координат (, ) и расположены векторы напряжения и потокосцепления статора.

Плоскость поделена на шесть секторов (1)(6) по 60 эл. градусов каждый.

Пространственный вектор напряжения на выходе инвертора, от которого питается обмотка статора двигателя, может занимать одно из шести фиксированных ненулевых r r положений и два нулевых положения. Ненулевые векторы U s1 - U s 6 и нулевые, r r обозначаемые, как U s 7 и U s8, рассматриваются как самостоятельные базовые векторы.

На рисунке показано мгновенное положение вектора потокосцепления статора, который в данный момент времени расположен в секторе (1). В процессе регулирования переключения могут осуществляться только между базовыми векторами. Переключения векторов происходят тогда, когда момент двигателя или потокосцепление превышают заданное значение на величину, большую принятой допустимой ошибки, рассматриваются как самостоятельные базовые векторы. На рисунке показано мгновенное положение вектора потокосцепления статора, который в данный момент времени расположен в секторе (1). В процессе регулирования переключения могут осуществляться только между базовыми векторами.

Переключения векторов происходят тогда, когда момент двигателя или потокосцепление превышают заданное значение на величину, большую принятой допустимой ошибки.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.