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 | 4 |   ...   | 5 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального ...»

-- [ Страница 2 ] --

V рекомендуемая скорость резания, при об катывающем зубопротягивании, Технологии и оборудование обработки металлов резанием 1 xV 0, Cт V = = = 34,67 м / мин.

0, T а yV 90 0, max Величина углового шага расположения резцов в головке может быть найдена из пропорции н - к 2 - св ;

i i, 2 tокр (2 св ) d i i = = откуда.

н к d Из данного соотношения может быть определен минимальный диа 2000 V 2 tв.х. d 2 t окр = d 0 min метр резцовой головки, откуда н к d 0 min 1 tокр ( н к ) + 1000 V tв.х. = d 0 min = 1.

1 20 (43,0 + 20,3 ) = + 1000 34,67 0,01 = 300,6 мм 2,12 2000 34, 0,01 = 2,31 = 132,5 o.

св = Тогда Число оборотов резцовой головки 1000 V 1000 34, = 36,8 мин 1.

n0 = = d По паспорту горизонтально-фрезерного станка можно принять n0=40 мин-1.

И, наконец, время обработки одной впадины с учетом вспомога тельных ходов, которое характеризует производительность процесса, оп ределяется t z = 1 / n 0 = 1 / 40 = 0,025 мин / зуб = 1,5с / зуб.

Сравнение полученных результатов с невыравненным процессом показывает, что время вырезания одной впадины дисковой резцовой го ловкой диаметром da0=350 мм с 30-ю резцами при тех же режимах резания равно tz=0,032 мин/зуб=1,9 с/зуб, что почти на 30 % больше.

Расчет диаметра резцовой головки, величины свободного сектора и производительности осуществляется только для первого реза. После этого для каждого реза определяется значение текущего угла обката i = i 1 i, угловой шаг расположения резцов в головке. При этом расчетная толщина срезаемого слоя остается постоянной и равной ai=amax=0,6 мм. Расчет продолжается до тех пор, пока текущий угол обката i = 0, то есть до окончания стадии заглубления зуба производящей рейки во впадину обрабатываемого колеса. Для стадии выхода зуба производя Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. щей рейки из впадины, параметры срезаемых слоев и закономерность рас положения резцов в головке принимается обратной. Далее определяется расчетное число резов на стадиях заглубления nz1=i и выхода nz2 зуба про изводящей рейки во впадину обрабатываемого колеса и общее число рез цов головки nz.

Осуществляется вывод результатов расчетов: основные параметры инструмента d0, св, nz;

время обработки tz;

параметры схемы формооб разования i, i;

параметры расположения резцов в головке i, tокр.

На основе полученных данных графоаналитическим методом в сре де AutoCAD построена схема вырезания впадины зубчатого колеса для стабилизированного процесса зубонарезания, которая представлена на ри сунке 2. Стадии заглубления и выхода зуба производящей рейки из впади ны обрабатываемого зубчатого колеса показаны отдельно.

Как следует из рисунка 2, на стадию заглубления зуба производя щей рейки во впадину колеса приходится 12 резов, а на стадию выхода – всего 3. Таким образом, суммарное количество резов сокращено с 30 до 15, то есть в 2 раза. По полученной схеме вырезания впадины графоаналити ческим методом в среде AutoCAD были определены толщины и площади срезаемых слоев.

Графики изменения толщин и площадей срезаемых слоев в зависи мости от текущего угла обката для стабилизированного процесса обкаты вающего зубопротягивания приведены соответственно на рисунке 3, а и рисунке 3, б (показаны пунктирными линиями).

Из графика на рисунке 3, а видно, что толщина срезаемого слоя ос тается практически постоянной в течение всей стадии заглубления зуба Рис. 2. Схема вырезания впадины зубчатого колеса для стабилизированного процесса обкатывающего зубопротягивания Технологии и оборудование обработки металлов резанием Рис. 3. График изменения толщин (а) и площадей (б) элементарных срезаемых слоев от величины угла обката для стабилизированного процесса обкатывающего зубопротягивания производящей рейки во впадину обрабатываемого зубчатого колеса. Пло щади же срезаемых слоев (рисунок 3, б) увеличиваются, сначала быстро, как и для невыравненного процесса, а затем более плавно, оставаясь поч ти постоянными. В конце стадии заглубления зуба производящей рейки во впадину колеса величина площади срезаемых слоев резко возрастает, что хорошо видно на графике. Это может привести к увеличению суммарной нагрузки на режущие лезвия выше допустимых значений.

Такое возрастание площадей срезаемых слоев является общим не достатком, присущим методу выравнивания по толщинам. Чтобы избежать этого в случае переменной скорости подачи обката прибегали к методу выравнивания по совмещенным графикам. При управлении процессом об катывающего зубопротягивания за счет неравномерного размещения рез цов в инструменте этот недостаток можно исправить гораздо проще. Дос таточно ввести дополнительные резы в определенном месте схемы формообразования, в данном случае рез 12а (показан пунктирной линией на рисунке 2). Тогда в конце стадии заглубления площади срезаемых слоев возрастать не будут, а толщины срезаемых слоев несколько уменьшатся (сплошные линии на графиках рисунка 3, а и 3, б).

Чтобы обеспечить симметричную схему формообразования, необ ходимо ввести дополнительный рез 13а на стадии выхода зуба производя щей рейки из впадины зубчатого колеса (показан пунктирной линией на рисунке 2).

На рисунке 4 показан график изменения элементарного угла обката в зависимости от величины текущего угла обката для процесса обкаты вающего зубопротягивания, выравненного по толщинам срезаемых слоев за счет неравномерного окружного шага расположения резцов в головке.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. На графике хорошо видно возрастание элементарного угла обката в течение всей стадии заглубления. Введение дополнительных резов обеспе чивает сглаживание всплеска на графике и более плавное изменение угла.

Рис. 4. График изменения элементарного угла обката для стабилизированного процесса обкатывающего зубопротягивания С учетом дополнительных резов их общее количество увеличивает ся до 17 (13 – на стадии заглубления и 4 – на стадии выхода).

Величины углового i и окружного tокр шагов расположения резцов в головке пропорциональны углам, поэтому закономерность их изме нения будет аналогична графику, приведенному на рисунке 4. На рисунке 5 показана схема расположения режущих элементов в дисковой резцовой головке диаметром d0=300 мм. для обкатывающего зубопротягивания ци линдрического колеса m=2,5 мм., z=18 при выравнивании процесса по толщинам срезаемых слоев с учетом дополнительных резов.

В данной резцовой головке с взаимозаменяемыми резцами из быст рорежущей стали, установленными в корпусе головки в пределах неполно го витка с образованием свободного сектора, резцы установлены в одной плоскости в одинаковом радиальном положении с монотонно возрастаю щим окружным шагом в соответствии с закономерностью, приведенной на графике рисунка 4. Предложенная резцовая головка позволяет уменьшить количество взаимозаменяемых резцов в 1,8 раза, что существенно сокра щает затраты средств и времени на изготовление инструмента и переточки Технологии и оборудование обработки металлов резанием режущих пластин взаимозаменяемых резцов в процессе их эксплуатации в производственных условиях машиностроительных предприятий.

Рис. 5. Схема расположения режущих элементов в резцовой головке для стабилизированного процесса обкатывающего зубопротягивания Таким образом, проведенные исследования возможностей выравни вания процесса зубонарезания по методу обката по толщинам срезаемых слоев позволяют достаточно эффективно реализовать управление парамет рами способа обкатывающего зубопротягивания цилиндрических колес дисковыми резцовыми головками.

Список литературы 1. Коганов И.А., Валиков Е.Н., Федоров Ю.Н. Прогрессивные мето ды изготовления цилиндрических зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1981. 136 с.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 2. Федоров Ю.Н. Научные основы интенсификации технологии зу бообработки цилиндрических зубчатых колёс: дис. … докт. техн. наук. Ту ла, 1986. 500 с.

3. Федоров Ю.Н., Артамонов В.Д. Комплексный анализ эффектив ности процессов зубообработки цилиндрических колес // Труды / Тульский государственный университет. Тула: ТулГУ, 2000. С.33-37.

V.A. Kondrashov MANEUVERING OF PARAMETERS OF PROCESS GENERATION TOOTH-BROACHING OF DISK CUTTER HEADS Article is devoted maneuvering of parameters of process generation tooth-broaching of disk cutter heads. The model of maneuvering of parameters of process is analyzed. The ac count of parameters of the tool for generation tooth-broaching is resulted. Is make conclusion an opportunity of alignment of gear cutting process on a generation method on thickness cut ting of layers.

Key words: zubonarezaniye, structural model, method обката, parameter, cutting scheme, function.

Получено 17.05. УДК 621.91. В.С. Сальников, д-р техн. наук, проф., (8910)-947-0279, tst@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ), Хоанг Ван Чи, магистрант, (8920)-752-49-68, hc.mrcool@gmail.com (Россия, Тула, ТулГУ) МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ Рассмотрены вопросы повышения эффективности обработки резанием за счет рационального использования тепловых процессов в зоне резания. Приведена ма тематическая модель теплового процесса в зоне резания. На основании проведенной модели, разработаны алгоритм анализа закона распределения температуры в зоне ре зания и её зависимости температуры от условий резания.

Ключевые слова: Резание, температура, моделирование, математика.

Для исследования тепловых процессов в зоне резания [1,2,3], на ос новании анализа известных моделей в качестве исходной выбранной мо дель А. Н. Резникова [3,4]. В этой модели используются следующие допу щения:

В зоне резания возникают три основных источника теплоты:

Технологии и оборудование обработки металлов резанием - теплота деформации в зоне стружкообразования на плоскости сдвига – источник J д с равномерным распределением плотности тепловы деления qд и равномерным распределением плотности тепловых потоков в стружку qдc и деталь qдд : qд = qдд + qдс ;

- теплота трения на площадке контакта между стружкой и передней поверхностью инструмента – источник J1 с комбинированным распреде лением плотности тепловыделения qТП ;

- теплота трения между задней поверхностью инструмента и дета лью – источник J 2 с нормальным несимметричным распределением плот ности тепловыделения qТЗ.

Риc. 1. Схема расположения источников теплоты и распределения тепловых потоков в зоне резания при точении.

Температуры на передней 1 и задней 2 поверхностях инструмен та, а также температура резания, представляющая собой среднюю темпе ратуру на передней и задней поверхностях инструмента определяется сле дующим образом [6]:

l + 2h ql qh ql qh 1 = 1 M 1 + 2 N 2 ;

2 = 1 N1 + 2 M 2 ;

р = 1 (1), и и и и l+h где q1, q2 - плотность тепловых потоков на передней и задней поверхностях инструмента;

M1, M2, N1, N2 - безразмерные функции, определяющие на грев площадок на передней и задней поверхностях инструмента;

l - длина контактной площадки в направления схода стружки;

h - высота ленточки износа по задней поверхности;

b - ширина реза.

Тепло в режущем клине инструмента формируется под воздействи ем тепловых потоков q1 и q2, представленных на рис.2. Ось X в рассматри ваемой системе координат ориентируется в направлении передней поверх ности перпендикулярно главной режущей кромке.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. Приведенные параметры в формуле (1) определяются по известной методике [2, 3, 5].

Безразмерные функции M1, M2, N1, N2 определяющие нагрев пло щадок на передней и задней поверхностях инструмента определяются по следующим формулам [3]:

Риc. 2. Схема действия тепловых потоков на передней и задней поверхностях режущего инструмента M 1,2 = (4.88 + 2.641, 20.5 lg 1,2 ) 0.85 при 1,2 1;

M 1,2 = (4.88 + 3, 921, 2 0.27 lg 1,2 ) 0.85 при 1,2 1;

N1,2 = (0.04 + 0.021, 2 0.6 lg 1,2 ) B (l / h ) при 1,2 1;

(2) N1,2 = (0.04 + 0.0281,2 0.22 lg 1,2 ) B (l / h ) при 1,2 1.

где - безразмерная ширина реза, 1 = b/l, 2 = b/h;

- угол заострения, = 90°--;

- задний угол реца;

b - ирина реза, b = t/sin;

В(l/h), В(l/h) - табу лированные функции.

В результате аппроксимации (погрешность не превышает 5%) для коэффициента В(l/h) установлена линейная зависимость, для коэффициен та В(h/l) – степенная в результате аппроксимации [3]:

B р (h / l ) = 2,85 0,89(h / l );

B р (l / h) = 2,05(l / h) 0,54, при = 900 ;

B р (h / l ) = 3,43 0,74(h / l );

B р (l / h) = 2,79(l / h) 0,57, при = 780 ;

(3) B р (h / l ) = 3,7 0,67(h / l );

B р (l / h) = 3,17(l / h) 0,58, при = 900.

Технологии и оборудование обработки металлов резанием Плотность тепловых потоков на передней q1 и задней q2 поверхно стях инструмента, принимаемая равномерно с их распределение по кон тактным площадкам bxl и bxh, может быть определена следующим образом [3, 5]:

K T N h + K 2 qТЗ N 2 h 1,82 K 1K 3 и M 2 K 3 h (4) q1 = 1 и 2 ;

N1 N 2 lh 1,82 K 1K 4 и + M 2 K 3 h и K 3 K 4 q q2 =, N 2h где и - коэффициенты теплопроводности материалов инструмента;

Ти безразмерная функция распределения температур в инструменте, вызван ных теплотой деформации;

K1, K2, K3, K4 - безразмерные функции, учиты вающие законы распределения плотности теплового потока на передней и задней поверхностях инструмента;

qТЗ – плотность теплового потока от сил трения на площадке контакта между задней поверхностью инструмента и деталью.

На основании приведенных зависимостей разработан алгоритм для анализа тепловых процессов в зоне резания при вариации режимов реза ния: глубины t, подачи S и скорости V и оценки их влияния на закономер ности формирования температуры резания.

Проведен расчет для следующих условий: обрабатываемый мате риал - сталь 45( и = 27, 2 Вт / м, и = 5, 42 10 м / с, р=485.106 Н/м2);

6 в = 750 МПа;

коэффициент усадки k=2,0;

инструментальный материал = 1 = 450 ;

передний Т15К6;

параметры резцов: углы в плане угол = 7 ;

задний угол = 7 ;

износ по задней поверхности h = 0,5 мм;

o o длина контактной площадки в направления схода стружки l=30 мм. Меха нические характеристики сталей и сплавов приведены в [2, 8, 9].

Графики двух параметрических зависимостей температуры резания от скорости резания V и подачи S для стали 12Х18Н9Т и сплава ЭИ867(ХН62МВКЮ) представлены на рис. 3.

Существенное различие в температурах резания для указанных ста лей в рассмотренных диапазонах скорости резания объясняет различие их физико-технических характеристик.

Проверка адекватности полученных зависимостей выполнена путем сравнения расчетных зависимостей с результатами экспериментов, пред ставленных в [6, 7].

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. Рис. 3. Двух параметрические зависимости температуры резания от скорости резания V и подачи S для а) стали 12Х18Н9Т;

б) сплава ЭИ (ХН62МВКЮ).

Рис. 4. Теоретические и экспериментальные зависимости температу ры резания от скорости резания V для а) стали 12Х18Н9Т;

б) сплава ЭИ867 (ХН62МВКЮ) Результаты сравнения, приведенные на рис. 4, свидетельствуют о том, что с погрешностью, не превышающей 10%, для рассмотренных мате риалов теоретические зависимости температуры резания теор от скорости резания V подтверждаются экспериментальными как по уровню темпера тур, так и по характеру зависимостей.

Технологии и оборудование обработки металлов резанием Вывод по работе:

1. На основании анализа известных моделей тепловых процессов в зоне резания, в качестве исходной выбранной модель А. Н. Резникова с оценкой состояния обработанной материала в зависимости от условий ре зания.

2. Разработан алгоритм для анализа закономерности изменения распределения температуры резания на передней и задней поверхностях режущего инструмента в зависимости от режимов резания с учетом степе ни износа по задней поверхности инструмента в условиях черновой и чис товой токарной обработки конструкционных сталей твердосплавными рез цами.

3. На основании проведенных исследований разработаны рекомен дации по выбору оптимальных режимов резания в любых условиях токар ной обработки различных материалов.

Список литературы 1. Якубов Ф. Я. Вопросы термодинамики процесса резания и ресур сосберегающей технологии в машиностроении.

2. Силин, С. С. Метод подобия при резании материалов Текст. М.:

Машиностроение, 1979. - 152 с.

3. Резников А.Н. 1981 Теплофизика процессов механической обра ботки материалов.

4. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологиче ских системах. - М.: Машиностроение, 1990. –288с.

5. Ивченко Т.Г. Исследование закономерностей формирования теп ловых потоков в зоне резания при точении// Источник: Наукові праці До нецького національного технічного університету. Серія: Машинобудуван ня і машинознавство. Випуск 5. - Донецьк, ДонНТУ, 2008.- С.23-29.

6. Ивченко Т.Г. Влияние условий обработки на закономерности формирования тепловых потоков в зоне резания при точении // Науковi Працi Донецкого национального техничного университету. Серия: Маши но-будування и машинознавство. Выпуск 5. - Донецк, Донну, 2008.- С.23 29.

7. Ивченко Т.Г. Оптимизация режимов резания при точении труд нообрабатываемых материалов с учетом температурных ограничений то чении // Науковi Працi Донецкого национального техничного университе ту. Серия: Машино-будування и машинознавство. Выпуск 5. - Донецк, Донну, 2010. Вип. 39. –228 с.

8. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве.- М.: Машиностроение 1989. - 296с.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 9. Силин С. С. Теоретическое определение параметров процесса ре зания. В кн.: Производительная обработка и технологическая надежность деталей машин. Межвузовский сб. научных трудов, № 6, Ярославль, изд.

Ярославского политехнического института, 1977, с. 3—16.

Salnikov V. S., Hoang Van Chi MATHEMATICAL MODEL OF THERMAL PROCESSES IN THE CUTTING The problems of improving the efficiency of cutting of the edge cutting machine, for account of rational use thermal processes in the cutting zone are considered, result in a ma thematical model of thermal process in cutting zone. A mathematical model of the thermal process in the cutting zone. On basics of operation model, analysis algorithm of the tempera ture distribution law in the cutting zone and its dependence on the cutting conditions are de veloped.

Key words: Cutting, mathematic, modeling, thermal.

Получено 17.05. УДК 621.9. М.В. Грязев, д-р техн. наук, проф., ректор, (4872) 33-24-70, tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ), С.А. Астахов, студент, (4872) 33-24-70, tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ) МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОФИЛЯ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТОЧЕНИИ В статье описывается численное моделирование составляющей среднего арифметического отклонения профиля обработанной поверхности, зависящей от упругих колебаний технологической системы. По полученным данным можно оценить устойчивость технологического процесса при заданных режимах резания и качество обрабатываемой поверхности.

Ключевые слова: шероховатость, отклонения профиля, упругие колебания, технологическая система.

Известно несколько основных составляющих шероховатости обра ботанной поверхности. К ним относят пластическое выдавливание металла из-под вершины резца и его задней поверхности на обработанную поверх ность;

упругое и термическое восстановление металла;

царапание сходя щей стружкой и, главное, поперечные колебания заготовки относительно инструмента. В справочниках не дается численное значение этих состав ляющих, лишь указывается, что при значительных вибрациях эта состав Технологии и оборудование обработки металлов резанием ляющая может оказаться превалирующей. В работах по вибрациям техно логических систем объясняется механизм возникновения вибраций, иногда указываются формулы для определения условий безвибрационного реза ния. Здесь предпринята попытка численного моделирования среднего арифметического отклонения профиля.

Рассмотрим процесс точения гладкого нежесткого вала длиной l радиусом R. При численном моделировании процесса взята эмпирическая зависимость силы резания:

Рz = Cp tm sp vn K, (1) где Cp - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств обраба тываемого материала;

t - глубина резания;

s - подача;

v - скорость резания;

m, p, n - табулированные показатели степени;

K - общий поправочный ко эффициент, учитывающий изменение условий резания по отношению к табличным.

При отсутствии упругих деформаций в подсистеме “суппорт – инст румент – заготовка” точение происходило бы при скорости резания v0, глу бине резания t0 и подаче s0. В процессе резания в технологической системе возникают упругие колебания заготовки и подсистемы "суппорт – инстру мент" в направлении действия cоставляющих силы резания и крутильные колебания заготовки от действия крутящего момента. При расчете следует учитывать влияние вибраций в подсистеме “суппорт – инструмент – заго товка” в зоне резания на режимы резания. Для начала выберем систему ко ординат. Расчетная схема деформаций вала при точении представлена на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема деформаций заготовки при точении Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. Пусть левый конец заготовки будет началом координат, ось заготов ки – ось координат ОХ, вертикаль – ось OZ и перпендикуляр к горизон тальной плоскости заготовки – ось OY.

Продольные колебания заготовки w(хрез,) и колебания подсистемы "суппорт – инструмент" qx() вдоль оси заготовки приводят к изменению подачи s() = s0 – u(хрез,) – qx().

Глубина резания t() изменяется в зоне резания на величину попе речных колебаний uy(хрез,) заготовки и колебаний подсистемы "суппорт – инструмент" qу() в направлении оси OY.

t() = t0 – uy(хрез,) - qу().

Изменение глубины резания ( ) t ( ) = u y x рез, + q y () (2) представляет собой величину шероховатости в данный момент.

Кроме того, совершаются поперечные колебания заготовки вдоль оси Оz - uz(хрез,) и крутильные колебания заготовки - (хрез,). Скорости этих колебаний оказывают влияние на скорость резания:

u z ( x рез, ) ( х рез, ) v( = v 0 +R ).

В этом случае основная составляющая силы резания Pz(х,) будет иметь следующую зависимость:

0, x x ( );

рез ( ) Р z ( x, ) = С р t 0 u y ( x, ) q у ( ) m (s 0 w( x, ) q х ( ) ) p n u z ( x, ) ( x, ) v 0 R K, x = x рез ( ).

Здесь xрез() координата зоны резания.

Две другие составляющие силы резания линейно зависят от Pz(x,):

Pх(x,) = KxPz(x,);

(3) Py(x,) = KyPz(x,).

При обработке стальной заготовки точением линейные коэффициенты в формуле (3) могут принимать следующие значения [1]:

Kx = 0,3, Ky = 0,7.

В работе представлена краевая задача об упругих колебаниях заготовки при точении, численное решение которой позволило определить погрешности обработки, в том числе и t (), что, в свою очередь, дало возможность определить среднее арифметическое отклонение профиля Ra [2-4]:

Технологии и оборудование обработки металлов резанием 1 lt R a ( ) = t ( ) t ( ) dx.

lt Здесь t () - среднее квадратичное отклонение величины t (), lt – длина пути обработки. На рис. 2 представлены результаты численного моделирования среднего арифметического отклонения профиля.

Рис. 2. Результаты моделирования среднего арифметического отклонения профиля Как видно из графика данный процесс точения устойчив, но уровень шероховатости достаточно высок для заданных режимов резания (глубина резания t0=0,5 мм и подача s0=0,5). Это объясняется малой жесткостью узлов данной технологической системы.

Список литературы 1. Мягков В.Д. Краткий справочник конструктора. Л.: Машино строение, 1975, – 816 с.

2. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.:

Машиностроение, 1975, - 344 с.

3. Ямникова О.А. Динамическая модель колебания заготовки при то чении. // Проектирование технологических машин. Выпуск 2, М.: 1996, МГТУ “Станкин”, с. 55 – 60.

4. Ямникова О.А. Построение математической модели колебаний не жесткого вала при обработке резанием // СТИН, 2003, № 1, с. 18 – 21.

M.V. Gryazev, S.A.Astakhov SIMULATION PROFILE PROCESSED SURFACE WHEN TURNING This paper describes numerical modeling component of the arithmetic mean deviation of the profile of the machined surface, which depends on the elastic vibrations of the technological system. According to our data we can estimate the stability of the process under given cutting conditions and the quality of the treated surface.

Key words: surface roughness, roundness, elastic vibrations, technological system.

Получено 17.05. Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. УДК 621.865. А. С. Дударев, канд. техн. наук, доц., (342) 239-15-08, ktn80@mail.ru (Россия, Пермь, ПНИПУ), В.И. Свирщёв, д-р техн. наук, проф., (342) 219-82-95, svirshev_valentin@mail.ru (Россия, Пермь, ПНИПУ) СПОСОБЫ ИСКЛЮЧЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ МЕЛКОРАЗМЕРНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ СВЕРЛЕНИИ ОТВЕРСТИЙ В МНОГОСЛОЙНЫХ СЭНДВИЧЕВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Освещены способы, по предотвращению поломок мелкоразмерного режущего инструмента на операциях сверления отверстий в многослойных сэндвичевых панелях из полимерных композиционных материалов.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, сэндвичевая конст рукция, режущий инструмент.

В середине XX века появился новый класс конструкционных мате риалов - полимерные композиционные материалы (ПКМ), которые нашли широкое применение в разных отраслях промышленности, особенно в та ких, как: авиа-, ракетостроение, судостроение.

ПКМ обладают высокими физико-механическими, электроизоляци онными, химическими и антифрикционными свойствами, обладают спо собностью гасить вибрации, шумы. Из ПКМ возможно изготавливать уни кальные конструкции изделий. Одной из перспективных конструкций из ПКМ является многослойная сэндвичевая панель (рис. 1), обладающая низким удельным весом и в то же время значительной жесткостью.

Рис. 1. Фрагмент многослойной сэнвичевой конструкции из ПКМ Снижение шума авиационной техники на местности является акту альной задачей. Снижение излучаемого шума авиации с помощью звуко поглощающих конструкций возможно осуществлять на самолётах различ ного назначения. Из ПКМ на ОАО «Пермский завод «Машиностроитель»»

Технологии и оборудование обработки металлов резанием изготавливают звукопоглощающие конструкции для авиадвигателей ПС 90А. В планах Правительства РФ и Департамента авиационной промыш ленности Министерства промышленности и торговли РФ намечено с 2013 2014 г. начало производства перспективного двигателя ПД-14, с звукопо глощающими конструкциями из ПКМ.

Звукопоглощающие конструкции представляют собой сэндвичевые оболочки сложной конфигурации. Они содержат области со значительным количеством мелкоразмерных отверстий. Отверстия в панелях имеют раз личное назначение (для поглощения шума - мелкоразмерные отверстия диаметром 1,6–2 мм, для крепежных элементов от 6,5 мм и др.). В одной из ЗПК количество мелкоразмерных отверстий для поглощения шума дости гает 200 тыс. Звукопоглощающая панель в разрезе представляют собой сэндвичевую конструкцию. Перфорированная поверхность с внутренней стороны. Наружный слой сплошной. На рис. 2 приведен снимок перфори рованной звукопоглощающей панели.

Рис. 2. Элемент звукопоглощающей панели двигателя ПС 90А Основная причина ограниченного применения немеханических ме тодов формообразования отверстий в ЗПК, таких как: гидравлической струйной обработки и электрофизической обработки заключается в том, что звукопоглощающие панели представляют многослойную ячеистую конструкцию, наружную стенку необходимо сохранить целостной, т.е. не допускается стенки панели перфорировать насквозь (см. рис. 2).

Сверление отверстий в деталях диаметром до 3 мм применяют во многих отраслях промышленности. Получение таких отверстий связано с рядом трудностей, главными из которых следует считать поломки режу щего инструмента и кроме этого, обработка ПКМ осложняется рядом дру гих проблем.

Технологические проблемы, возникающие при механической обра Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. ботке ПКМ:

1. Наличие сколов, разлохмачивание материала в местах входа и выхода инструмента из отверстий, по причине низкой адгезионной связи наполнителя со связующим.

2. Сложность получения высокого качества обработанных отвер стий ПКМ (необходимой шероховатости), из-за ярко выраженной анизо тропии свойств, что требует учёта структуры армирования путём индивидуального подбора режимов резания и геометрии инструмен та.

3. Низкая теплопроводность материала, обуславливающая плохой отвод теплоты из зоны резания (инструмент поглощает 80-90% тепла).

4. Высокие вязкоупругие свойства приводят к нетривиальному явлению - усадке отверстий.

5. Абразивное воздействие наполнителя, обусловленное высокой твердостью наполнителя и наличия больших площадей контакта по задней поверхности – приводит к интенсивному износу инструмента.

6. Деструкция полимерного связующего при резании. Под дейст вием механических и тепловых нагрузок происходит химическое разруше ние наполнителя ПКМ.

7. Низкая производительность процесса, из-за невысоких скоро стей резания, т. к. ограниченно применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), поскольку ПКМ обладают свойством влагопоглощения.

8. Специфические требования техники безопасности, связанные с выделением летучих мелкодисперсных частиц ПКМ при резании.

При формообразовании отверстий для поглощения шума 1,6…2 мм в звукопоглощающих панелях по существующим технологиям применяют ручной труд с использованием пневматических дрелей и лез вийного инструмента.

В связи с вышесказанным, автоматизация процесса перфорации от верстий становится актуальной. Решением задачи автоматизации перфора ции является создание роботизированного комплекса по проекту автора, который описан в [2], и в настоящее время проект находится на стадии реализации. Роботизированный комплекс, является универсальным, позво ляет выполнять операции перфорации и фрезерования в изделиях типа многослойных оболочек. Материалы обрабатываемых изделий: полимер ные композиционные материалы, различные неметаллические материалы (пластмассы, дерево и др.).

Как отмечено в литературе [4], процесс сверления мелкоразмерных Технологии и оборудование обработки металлов резанием отверстий до 3 мм в различных конструкционных материалах трудно под даётся автоматизации и механизации. Концевой инструмент диаметрами до 3 мм, из быстрорежущих и твердых сплавов – легко ломается.

В сэндвичевой звукопоглощающей конструкции из ПКМ размер окон между ребрами жесткости 15…20 мм, и расположение ребер жестко сти никак не увязано с расположением отверстий, имеющих межосевое расстояние 4,5 мм, т.е. перегородки сэндвичевой панели случайным обра зом пересекаются с отверстиями. На производстве часто, при попадании сверлом в перегородку сэндивичевой конструкции сверла ломаются, по причине возникновения радиальной силы, ломающей инструмент (рис. 3).

Если при входе в отверстие подача инструмента осуществляется не строго перпендикулярно стенке оболочки звукопоглощающей сэндвичевой конструкции, происходит защемление сверла между внутренними и на ружными слоями ЗПК. При этом, при обратном ходе сверла, происходит поломка вследствие перекоса инструмента. При одностороннем резании отметим, что величина скручивающего момента, т.е. момента разрушаю щего стержень сверла, зависит от глубины врезания в материал перегород ки, т.е. чем глубже сверло проникло в материал, тем оно больше подвер жено поломке.

Рис. 3. Вход сверла в перегородку Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. Для выпуска конкурентоспособной продукции из ПКМ необходимо проведение комплекса мероприятий по оптимизации механической обра ботки мелкоразмерным инструментом сэндвичевых панелей, где наиболее уязвимым звеном технологической системы является режущий инстру мент. Способы по исключению поломок режущего инструмента сводятся к следующему:

1. Адаптивное управление подачей или частотой вращения ре жущего инструмента, с целью снижения сил резания при попадании в реб ро жесткости;

2. Опережающее (перед формообразованием) ионное просвечи вание аналитическими электронными микроскопами конструкций из ПКМ, с целью прогнозирования наличия перегородок сэндвичевой конструкции, в местах сверления, а затем обходы этих зон;

3. Использование нового режущего инструмента из биметалличе ских сверхпрочных материалов, выдерживающих значительные нагрузки во всех направлениях.

Каждый их этих способов может применяться раздельно, или ком бинированно. Охарактеризуем возможные реализации каждого из отме ченных способов.

Известны исследования адаптивного управления (АУ) у [1]. В [1] описано использование АУ для решения задач точности, качества и произ водительности обработки деталей, а также АУ для управления стойкостью режущего инструмента. На основе известных исследований [1], можно сделать вывод, что использование АУ для дозирования машинной подачи инструмента, с целью решения задачи предотвращения поломки режущего инструмента является технически выполнимой задачей. АУ величиной по дачи или частотой вращения режущего инструмента необходимо вести с постоянной диагностикой, так сказать осуществлять мониторинг выбран ного технологического параметра в текущем режиме. В качестве техноло гического параметра возможно использовать функциональный параметр сверления - осевое усилие возникающие на инструменте.

Для проектирования АУ необходим выбор функциональной харак теристики процесса сверления – осевого усилия сверла и места размеще ния его регистрирующего устройства в роботизированном комплексе.

Большое значение на достоверность получаемой информации о величине осевого усилия оказывает расположение измерительного устройства в сис теме Робот – Привод – Инструмент – Деталь (РПИД). В качестве функцио нальной характеристики могут быть использованы упругие перемещения звеньев системы (РПИД). Для объективного выбора той или иной характе ристики необходимо знать её отклонение во всём диапазоне изменения ус Технологии и оборудование обработки металлов резанием ловий обработки при выполнении операций сверления. Эта задача может быть решена аналитическим путём или экспериментально.

При выборе места встройки измерительного устройства, его по воз можности следует встраивать максимально близко к месту возникновения динамической настройки в зоне резания, т.е. к месту откуда будет быстрее получена информация об отклонении. Конструктивно, в обратной после довательности системы РПИД, режущий инструмент защемляется в цанго вом зажиме, а цанговый зажим вставляется в патрон. Таким образом, чув ствительный измерительный элемент должен находиться между цанговым зажимом и патроном мотор-шпинделя.

При формообразовании отверстий в сэндвичевых конструкциях при попадании в перегородку в патроне с цангой наблюдается повышение осе вого усилия. При определенном пороговом значении усилия, должна сра батывать процедура обратного хода или замедления скорости подачи, и переход на новую координату отверстия. Затем цикл должен повторяться, с постоянным отслеживанием осевого усилия.

Прогнозирование наличия рёбер жесткости в сэндвичевых панелях можно вести спектроскопией [3]. Спектроскопия характеристических по терь энергии электронов (СХПЭЭ или EELS–Electron Energy Loss Spectro sopy) является, подобно энергодисперсионной рентгеновской спектроско пии (ЭДС или EDS–Energy Dispersive X–Ray Spectroscopy), одним из наиболее популярных методов аналитической электронной спектроскопии.

Ранее считалось, что по сравнению с методом ЭДС метод СХПЭЭ эффективен только для анализа легких элементов и вообще бесполезен для количественного анализа. Однако в последнее время точность анализа ме тодом СХПЭЭ была значительно улучшена благодаря повышению харак теристик детекторов и использованию в микроскопах электронных пушек с полевой эмиссией. Кроме того, на электронные микроскопы стали уста навливать системы с фильтрацией электронов по энергии, обеспечивающие получение изображений в режиме энергетической фильт рации.

Таким образом, в настоящее время метод СХПЭЭ находит всё большее распространение в практических приложениях.

В наши дни [3] аналитическая электронная микроскопия, как один из наилучших экспериментальных методов, привлекает к себе большое внимание благодаря высочайшему пространственному разрешению при наблюдении изображений (~0,1 нм) и возможности анализа с помощью на нозонда (диаметром ~1 нм).

Принцип взаимодействия электронов с материалами, в том числе с Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. ПКМ, заключается в следующем: электроны проходящие через фрагмент детали ПКМ разделяются на две группы. В одну группу входят прошедшие электроны, которые не испытали каких-либо потерь энергии, и другая группа состоит из электронов, неупругорассеянных в результате взаимо действий с материалом.

У известного мелкоразмерного режущего инструмента из быстро режущей стали существует две проблемы:

1) Преждевременное выкрашивание режущих кромок;

2) Поломка инструмента.

Эти две проблемы напрямую связаны с сильно развитой карбидной неравномерностью. Исследователи Санкт-Петербургского государственно го политехнического университета (СПГПУ) совместно с компанией ЗАО «Теком» в 2011-2012 гг. создали биметаллический материал с равномерной карбидной фазой для инструмента. На рис. 4 приведены фазы биметалли ческого сплава и стандартной стали.

СПГПУ с ЗАО «Теком» создали мелкоразмерный инструмент из порошковых материалов с помощью газовой экструзии стали Р6М5.

Созданный инструмент по целому ряду показателей превосходит стан дартную сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73. Некоторые свойства приведены в таблице.

Свойства новой и быстрорежущей стали Р6М Новая Сталь Р6М Свойства порошковая ГОСТ 19265– сталь Предел прочности (изгиб), МПа 4000–6000 1800– Ударная вязкость, кДж/м2 400–700 200– Твердость, HRC 65–67 64– Трудоемкость шлифования, у.е. 0,3 Стойкость инструмента, у.е. 2–6 Из биметаллических материалов, приведенных в табл. 1 изготовлен режущий инструмент диаметрами 2–6 мм, для обработки отверстий, при веден на рис. 5.

Технологии и оборудование обработки металлов резанием а б Рис. 4. Карбидная фаза, Увеличено х10 000:

а – Р6М5 ГОСТ 19265-73;

б – порошковый сплав Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. Рис. 5. Режущий инструмент из биметаллических материалов Каждый их предложенных способов может быть использован для предотвращения поломок инструмента. Достаточно развитие одного из них.

Список литературы 1. Адаптивное управление станками. Под ред. Б.С. Балакшина.

М.: Машиностроение, 1973. 688 с.

2. Дударев А.С., Свирщёв В.И., Ломаев В.И. Автоматизация про цесса перфорации отверстий в звукопоглощающих панелях авиационных двигателей. «Машиностроение и техносфера ХХI века»// Сборник трудов XV международной научно-технической конференции. В 4-х томах. До нецк: ДонГТУ, 2008. 348 с. Т.1. С. 311-314.

3. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая элек тронная микроскопия. М.: Техносфера, 2006. 256 с.

4. Холмогорцев Ю.П. Оптимизация процессов обработки Технологии и оборудование обработки металлов резанием отверстий. М.: Машиностроение, 1984. 184 с.

A.S.Dudarev, V.I.Svirchshev WAYS OF EXCEPTION OF DESTRUCTION OF THE SMALL CUTTING TOOL AT DRILLING APERTURES IN LAYERED SANDWICH DESIGNS FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS In clause the ways, on prevention of breakages of the small cutting tool on opera tions of drilling of apertures in layered sandwich panels from polymeric composite materials.

Key words: polymeric composite material, sandwich construction, cutting tool.

Получено 17.05. УПРАВЛЕНИЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УДК 004.452;

004. Д.Г. Дьяченко, соискатель, (926) 273-03-34, dyachenko.evgeni@gmail.com (Россия, Тула, ТулГУ) УНИФИКАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛИЗАЦИИ Рассмотрен один из подходов к унификации системного программного обеспе чения на основе технологии виртуализации. Приведена классификация способов вир туализации.

Ключевые слова: системное программное обеспечение, унификация, техноло гия виртуализации.

Темп развития современной вычислительной техники и коммуни кационных сред имеет практически экспоненциальный характер по боль шинству параметров (например, более 20 лет каждые 18 месяцев происхо дит удвоение мощности процессоров закон Мура). Ситуация с использованием компьютеров достаточно сложна. Общепризнано, что рост потребностей превышает предоставляемые средой возможности. Сущест венным аспектом ограничения темпа развития стала сложность управления компьютерной инфраструктурой. Экспоненциальный рост сложности ин фраструктуры, к сожалению, означает и близкий к нему рост сложности управления этой инфраструктурой. Невозможно говорить о качестве об служивания пользователя в локальной или распределенной вычислитель ной системе, не рассматривая процессы, происходящие внутри операцион ной системы (ОС). В первую очередь это касается процессов выделения сервисных ресурсов.

Усложнение управления информационно-телекоммуникационной инфраструктурой (ИТ-инфраструктурой) предприятия приводит к еще Управление, вычислительная техника и информационные технологии большему разделению труда между специалистами, осуществляющими поддержку и сопровождение ИТ-инфраструктуры. Сейчас в большинстве крупных организаций уже существует разделение между инженерами, об служивающими системное программное обеспечение (ПО) и инженерами обслуживающими «hardware» (уровень «железа»). Историческое многооб разие различных операционных сред, различных устройств со своими уни кальными драйверами, в конечном счете, не позволяет в современных ус ловиях применять информационные технологии, отвечающие потребностям бизнеса. В связи с этим, возникла задача унификации сис темного программного обеспечения с целью понижения стоимости владе ния и управления ИТ-инфраструктурой.

Задача унификации в технике обычно формулируется следующим образом: «Унификация это установление оптимального числа размеров или видов продукции, процессов или услуг, необходимых для удовлетво рения основных потребностей». Применительно к системному программ ному обеспечению унификация это распространённый и эффективный метод устранения излишнего многообразия операционных сред, драйверов и интерфейсов посредством сокращения перечня допустимых элементов и решений, а также за счёт приведения их к однотипности.

Одним из способов решения задачи унификации является использо вание технологии виртуализации вычислительных сервисов. Под терми ном «виртуализация» часто объединяются существенно различающиеся понятия.

Одним из основных направлений совершенствования операционной системы (ОС) является унификация способа взаимодействия пользова тельских программ с аппаратной частью. Если рассмотреть традиционную иерархию понятий, где нижний уровень это уровень прямого доступа к оборудованию, средний уровень уровень драйверов устройств, предос тавляющих обобщенный интерфейс управления ими, и верхний уровень набор сервисов ОС, предоставляемых уже приложениям пользователя, то можно отметить, что ранее на первых этапах развития информационных систем наиболее активно виртуализация применялась на среднем уровне.

Когда появлялось новое устройство, то единственный способ его под держки для приложений обычно сводился к тому, чтобы получить вместе с устройством некий «среднеуровневый» драйвер ОС, который непосредст венно управлял самим устройством в «аппаратных» терминах. Данный подход был сильно ограничен с точки зрения унификации.

С выпуском нового типа оборудования, новых операционных систем по стоянно возникала необходимость поддержки старого оборудования. В по следнее время широко распространился метод низкоуровневой виртуали зации, когда операционной системе «подсовывалось» виртуальное, а не физическое устройство. Вообще, если рассматривать ОС как единый объ ект, обладающий некими «органами чувств», т. е. средствами общения с Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. внешним миром, то для неё единственным способом определить наличие и состояние какого-либо объекта остаются стандартные действия, описы ваемые обычно производителем "железа" начиная от детектирования подключения этого устройства (сейчас это обычно выполняется за счет специального протокола «Plug-and-Play»), до возможности «пощупать»

оборудование путем выполнения каких-то конфигурационных действий (например, можно отправить на последовательный порт, к которому, как предполагается, подключен модем, текстовую строку «AT» и ожидать, что, если модем работает, обратно придет текстовая строка «ОК»). В таких условиях появляется возможность создать своего рода «виртуальную ре альность» для «органов чувств» ОС. Если сымитировать ответы физиче ских устройств программным способом, то как раз и получится «вирту альная реальность», состоящая из виртуальных моделей физических устройств, которые дают вполне осмысленные ответы на запросы ОС и поведение которых максимально приближено к оригиналу. Иными слова ми, получится некий эмулируемый компьютер – (виртуальная среда + на бор виртуального оборудования), который практически полностью экви валентен такому же набору физического оборудования – «ящику с компьютерным железом». Естественный следующий шаг установка са мой обычной ОС внутрь такого «виртуального ящика» и использование его для предоставления какого-либо сервиса. Эмулятор компьютера пред ставляет собой некий процесс, внутри которого осуществляется моделиро вание набора стандартных устройств компьютера памяти, сетевой платы, графической платы, клавиатуры, мыши и т. д. Особо стоит отметить, что кроме устройств эмулируется и BIOS, поэтому в этот процесс можно ста вить полнофункциональную операционную систему, которая будет рабо тать, «не зная» о том, что она находится внутри эмулятора. Такая низко уровневая виртуализация широко распространена на данный момент, поскольку позволяет гибко разнести вопросы поддержки железа до уровня виртуальной машины и поддержки операционной системы. Именно в свя зи с появлением низкоуровневой виртуализации возник бум «облачных технологий». В частности, предоставление типовой «облачной» услуги IAAS (Infrastructure as a service) основано на абстрагировании уровня опе рационной системы от уровня hardware.

Еще одним центром возникновения необходимости унификации являются системы хранения данных (СХД). Можно сказать, что «виртуализация» в дисковых системах используется очень давно, ведь, по сути своей, даже создание RAID-группы и выделения на ней части про странства конкретному серверу уже является виртуализацией, так как скрывает фактическую организацию дискового пространства от сервера.

Однако сейчас под виртуализацией понимают в большинстве случаев бо лее сложную систему, которая полностью скрывает от сервера организа цию дисков в SAN.

Управление, вычислительная техника и информационные технологии Виртуализация может быть реализована на разных уровнях (см. ри сунок), но во всех случаях тип, количество и организация систем хранения все это остается для сервера за кадром. Для серверов «видны» просто выделенные им дисковые тома, независимо от того, на каких системах хранения они находятся и как организованы. Такой подход заметно упро щает администрирование самих серверов, но виртуализация в системах хранения данных позволяет упростить решение достаточно большого ко личество других задач.

Как правило, эффективность решения наиболее очевидна в случае, когда уже имеется несколько дисковых систем и требуется дальнейшее увеличение дискового пространства. Типичным примером является дина мично развивающаяся компания, в которой уже несколько лет использу ются системы хранения данных и развернута сеть хранения. В результате того, что регулярно осуществляются закупки нового оборудования, а так же после нескольких слияний, используются дисковые системы различных поколений и производителей.

Эффективное использование такого парка оборудования вызывает существенные трудности, администраторам требуется уметь управлять со вершенно различными системами. Как следствие, растут затраты на об служивание и эти затраты не сопровождаются адекватной отдачей. Един ственное правильное решение в этой ситуации заключается в унификации систем хранения с помощью виртуализации.

Рис. 1. Уровни виртуализации сервисов в операционной системе С помощью унификации систем хранения эффективно решаются типовые задачи администрирования в гетерогенной (разнородной) среде:

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 1. Подключение новых серверов унификация драйверов сис темы хранения. Для подключения нового сервера к СХД необходимо до бавить новую зону в настройки коммутаторов;

создать новую RAID группу или выбрать уже созданную;

выделить на ней место (LUN) данно му серверу;

установить драйверы на сервер, которые соответствуют вы бранной дисковой системе. Если мы захотим подключить к серверу раз личные дисковые системы, то с драйвером могут возникнуть существенные затруднения из-за проблем с совместимостью. Система вир туализации заметно упрощает картину. Зонирование достаточно настроить для каждого сервера однократно. При этом выделение дополнительного пространства не потребует перенастройки зон, так как весь трафик идет «от лица» системы виртуализации. Выделение дискового пространства не требует знаний по администрированию конкретной СХД достаточно уметь управлять системой виртуализации. Проблем с драйверами также не возникает, нужен только один драйвер, независимо от того, на какой (ка ких) СХД физически находятся данные. А это значительно упрощает не только первоначальную инсталляцию, но и дальнейшее сопровождение.


2. Выделение дополнительного дискового пространства серверу унификация интерфейса взаимодействия СХД с операционной сис темой. Практически все основные системы виртуализации сейчас поддер живают систему thin provisioning (выделение дискового пространства по мере необходимости), которая появилась в системах виртуализации не так давно. Данная технология позволяет выделить серверу заведомо больший объем дискового пространства, чем требуется, но реальное дисковое про странство будет выделяться по мере записи новых данных. Это позволяет оптимизировать использование дискового пространства, при этом наблю дается существенная экономя на закупке новых дисков.

3. Миграция данных между системами хранения. Миграция дан ных между системами является одной из основных проблем в больших ИТ-инфраструктурах. Причинами для миграции могут быт: перенос дан ных на новую, более быструю систему;

временный вывод системы из об служивания (например, для модернизации). Даже миграция внутри одной системы хранения (например, для переноса тома с дисков FC на диски SATA) может быть довольно сложным процессом, который потребует ос тановки серверов на длительное время. Многие производители предлагают специальные решения, которые способны упросить эту задачу, но они не универсальны и довольно сложны. Так как в первую очередь необходимо обеспечить консистентность данных, то после начала переноса данных они не должны изменяться, следовательно, сервисы, которые обращаются к ним, должны быть остановлены все время, пока осуществляется перенос.

Если объем данных велик, то не всегда есть возможность уложиться в вы деленный промежуток времени. И вот, уже стоит выбор между дополни тельными затратами на решение по миграции и потерями от длительного простоя. Но есть и третий вариант в случае, когда внедрена система вир Управление, вычислительная техника и информационные технологии туализации, миграция данных может быть проведена совершенно прозрач но для сервера (не потребуется ни изменение каких-либо настроек в нем, ни даже его перезагрузка). Перемещение данных (как между различными СХД, так и внутри одной) происходит на уровне системы виртуализации, при этом, сервер же имеет постоянный доступ к данным и продолжает к ним обращаться в нормальном режиме.

4. Построение катастрофоустойчивых систем. В случае, когда нужно организовать резервную площадку, на случай аварии в основном датацентре, возникает проблема обеспечения актуальной и консистентной копии данных на удаленной площадке. Для этого существует целый ряд методов, но, в тех случаях, когда для зеркалирования данных используют ся встроенные средства дисковых систем, действует ряд строгих ограниче ний (системы должны быть одного производителя, зачастую одного поко ления, часто есть рад ограничений на версию прошивки). В случае, когда закупки СХД осуществляются поэтапно, эти требования очень сложно со блюсти (и уж тем более это проблематично сделать, когда резервная пло щадка появляется в результате слияния двух компаний). Унификация сис тем с помощью виртуализации помогает снять эти проблемы. Репликация данных осуществляется на уровне систем виртуализации и уже не накла дывает столь строгие ограничения на сами СХД.

Кроме нижнеуровневой виртуализации также существует верхне уровневая виртуализация на уровне API. Данный вид виртуализации обес печивает для каждой среды исполнения своё уникальное изолированное окружение свои файлы, свои сервисы, свои системные способы связи с внешним миром. Иными словами, с точки зрения приложения оно запуска ется в своем собственном компьютере с основной ОС и пользователь мо жет делать с этой средой всё, что может делать обычный администратор машины. Данный вид виртуализации используется для моделирования тес товых сред и сред разработки.

Подводя итог, можно отметить, что на данном этапе развития вы числительных систем унификация системного программного обеспечения тесно связана с методами виртуализации. Развитие этой технологии подго товило платформу для широкомасштабного применения методов унифика ции в ИТ-инфраструктуре предприятий.

Список литературы 1. Сабадаш Д. Виртуализация – теория и практика [Электронный ресурс] // Компьютерный портал F1CD №15, раздел «Программное обеспе чение».2008. – Режим доступа: http: //www.f1cd.ru/soft/reviews/ virtualiza tion_technology_page_1/, свободный. – Загл. с экрана.

2. Тормасов А.Г. Виртуализация ОС// Открытые системы.№1.2002.– Режим доступа: http://www.osp.ru/os/2002/01/180946/, свободный. – Загл с экрана.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 3. Зверев В. Комплексная виртуализация СХД в мультипротоколь ном кластере непрерывной защиты данных масштаба предприятия // Про ектирование ИТ инфраструктуры. – М: Группа компаний TRINITY, 2012. – Режим доступа: http://www.trinitygroup.ru/articles/virtualization, свободный.

– Загл. с экрана.

D.E. Dyachenko UNIFICATION OF SYSTEM SOFTWARE IN TERMS OF VIRTUALIZATION TECHNOLOGY One of the approaches to unification of system software in terms of virtualization technology is considered. Classification of virtualization methods is adduced.

Key words: system software, unification, virtualization technology.

Получено 17.05. УДК 004.413.5;

004. В.Н. Изотов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (910) 942-71-01, izotovvn-tula@mail.ru (Россия, Тула, Тульский филиал РАНХиГС), Д.Г. Дьяченко, соискатель, (926) 273-03-34, dyachenko.evgeni@gmail.com (Россия, Тула, ТулГУ) АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ УНИФИКАЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ Рассмотрены принципы и подходы к стандартизации и унификации при созда нии программного обеспечения компьютерных сетей. Проведён сравнительный анализ методов моделирования для оценки эффективности унификации программного обес печения. Предложена структура имитационной модели процесса функционирования информационной системы предприятия.

Ключевые слова: компьютерные сети, программное обеспечение, принципы унификации, имитационное моделирование.

Создание программного обеспечения (ПО) компьютерных сетей (КС) в последнее время превратилось в важную и мощную сферу промыш ленности. При разработке ПО основной задачей фирм-разработчиков явля ется обеспечение их успеха на рынке. Для этого необходимо, чтобы про граммы обладали следующими качествами:

- функциональностью, т.е. полнотой удовлетворения потребностей пользователя;

- наглядностью, удобным, интуитивно понятным и привычным пользователю интерфейсом;

Управление, вычислительная техника и информационные технологии - простотой освоения начинающими пользователями, для чего ис пользуются информативные подсказки, встроенные справочники и под робная документация;

- надежностью, т.е. устойчивостью к ошибкам пользователя, отка зам оборудования, разумностью поведения программы в этих ситуациях;

- стандартизацией и унификацией.

Принципы создания КС и их ПО формируются в соответствие с принципами создания автоматизированной информационной системы (АИС), в состав которой они входят. С точки зрения обеспечения указан ных выше качеств ПО КС, целесообразно выделить те принципы, которые способствуют повышению эффективности функционирования компьютер ной сети в конкретных технологиях её применения в составе конкретных АИС при решении конкретных функциональных задач. К таким принци пам можно отнести:

Принцип развития: ПО КС создается с учетом возможности по стоянного пополнения и обновления функций КС.

Принцип совместимости: предусматривает обеспечение способ ности взаимодействия ПО компьютерных сетей различных видов, уровней в процессе их совместного функционирования.

Принцип стандартизации и унификации заключается в необхо димости применения в КС типовых, унифицированных и стандартизиро ванных составных частей (в том числе, и унифицированных программных и информационных модулей). Внедрение в практику создания и развития КС этого принципа позволяет сократить временные, трудовые и стоимост ные затраты на создание КС при максимально возможном использовании накопленного опыта в формировании проектных решений и внедрении ав томатизации проектировочных работ.

Очевидно, что эффект от унификации ПО КС во многом зависит от степени унификации технических средств компьютерных сетей.

В национальной практике России используемый термин «унифика ция» понимается как распространённый и эффективный метод устранения излишнего многообразия посредством сокращения перечня допустимых элементов и решений, способ приведения их к однотипности. Унификация является разновидностью систематизации, которая преследует цель рас пределения объектов в определённом порядке и последовательности, обра зующей чёткую систему, удобную для пользования.

Применительно к программному обеспечению унификация позво ляет сократить количество разнотипных программных и информационных модулей, программных интерфейсов, используемых в различных про граммных системах, а также уменьшить многообразие языковых средств и технологий разработки ПО. Это позволит снизить сроки и стоимость раз работки программных систем, повысить удобство работы пользователя.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. С другой стороны, унификация ведет к увеличению функциональ ной избыточности программных модулей и интерфейсов, а также к увели чению размеров информационных модулей. Это может привести к ухуд шению временных и надёжностных характеристик отдельного модуля, но, в то же время, к улучшению характеристик и эффективности применения всей программной системы в целом за счёт взаимозаменяемости модулей и использования функциональной избыточности. Поэтому выбор оптималь ной степени унификации ПО должен осуществляться на основе сравнения разных вариантов технических решений и соответствующего им соотно шения затрат и выгод.


Исходя из выше сказанного, можно отметить, что в последнее вре мя в развитии программного обеспечения наблюдается следующая тенден ция - стремление разработчиков к объединению противоречивых свойств ПО, таких, как универсализация и специализация. Установление рацио нального сочетания противоречивых свойств программного обеспечения и является целью унификации ПО. Такой подход позволяет разработчикам удовлетворить потребности большого количества потребителей.

Существуют следующие направления создания унифицированного ПО:

Метод базового модуля (типизация). Разнообразие модулей осно вывается на наличии у них общей (базовой части) и дополнительных час тей, создающих это разнообразие;

Модифицирование это приспособление уже созданных модулей к новым условиям без изменения в них наиболее сложных (с точки зрения разработки) и ответственных частей;

Агрегатирование (принцип модульности). Новая программная система создается на основе комбинации уже имеющихся унифицирован ных модулей (агрегатов), которые в своей группе модулей одинакового функционального назначения (функциональных модулей) обладают пол ной взаимозаменяемостью (совместимостью), но отличаются величиной функциональной избыточности. Модуль с большей избыточностью за счёт дополнительных функций обеспечивает повышение надёжностных и вре менных характеристик всей программной системы, но увеличивает затраты на её проектирование, разработку и сопровождение.

На этапе обоснования оптимальной степени унификации ПО КС необходимо соблюдать ещё один принцип его создания - принцип эффек тивности, который направлен на достижение рационального соотношения между затратами на проектирование, разработку и сопровождение унифи цированного ПО и целевым эффектом от унификации, получаемым в про цессе функционировании компьютерной сети.

Для оценки эффекта от унификации можно применять различные методы измерения характеристик компьютерной сети.

Управление, вычислительная техника и информационные технологии В настоящее время имеется широкая гамма отдельных методов, ка ждая из которых позволяет определить свой, достаточно узкий набор функциональных характеристик КС [1].

Для проектирования и управления компьютерными сетями, как правило, оценивают следующие характеристики: время реакции;

время пе редачи;

коэффициент загрузки ресурсов сети;

вероятность надёжного пре доставления информации.

Измерение указанных характеристик непосредственно на компью терной сети возможно, когда КС введена в эксплуатацию. Однако, прове дение таких измерений трудоемко и дорого, не все параметры поддаются непосредственному измерению. Поэтому для получения требуемых вре менных и надёжностных параметров широко используются методы моде лирования [1]. На рис. 1 представлены методы измерения сетевых характе ристик.

Сравнительный анализ рассмотренных методов измерения характе ристик КС достаточно подробно изложен в [1].

Могут применяться аналитические или имитационные модели.

Рис.1. Методы измерения сетевых характеристик По специфике математического аппарата различают детерминиро ванные и вероятностные модели. К категории детерминированных отно сятся модели, использующие теоретические концепции машины Тьюринга, сетей Петри, автоматы, графические модели программ. Несмотря на то, что некоторые из этих моделей могут оказать существенную помощь в по нимании вычислительных систем и их компонент, в получении строгого описания функционирования, а также в создании их имитационных моде Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. лей, пока их приложения в качестве аналитических моделей для оценки производительности систем ограничены.

Одним из главных препятствий для использования детерминиро ванных моделей в исследованиях оценки производительности является их относительная неспособность отображать изменчивость рабочей нагрузки, наблюдаемую в любой вычислительной сети. Детерминированная модель рабочей нагрузки применима в том случае, если делается предположение, что рабочая нагрузка состоит из нескольких заданий, которые возникают периодически. В этом случае поведение этих заданий может быть охарак теризовано с большей детальностью, чем в случае непериодической рабо чей нагрузки. Частным случаем, для которого детерминированная модель обычно легко применима, является периодическая рабочая нагрузка, со стоящая из одинаковых заданий. Такая модель рабочей нагрузки не слиш ком далека от действительности для многих специализированных вычис лительных устройств.

Использование в моделях метода декомпозиции, предусматривает разбиение сети на подсети, которые исследуются раздельно, а затем заме няются приближенной моделью подсети. Таким образом, окончательный анализ сети использует вместо подсетей упрощенные компоненты.

Аналитические методы требуют для вывода расчетных соотноше ний, составляющих математические модели, введения ограничений и до пущений, которые в значительной степени сужают область их использова ния. Так, в математических моделях, разработанных Л. Клейнроком и М.

Шварцем [2-4], рассматривается сеть связи с коммутацией сообщений, имеющая М каналов и N узлов коммутации. При построении математиче ской модели принимаются следующие допущения:

- все каналы и все узлы коммутации являются бесшумными и абсо лютно надежными;

- время обработки в узлах коммутации равно нулю;

- на передающей стороне канала могут организовываться очереди из сообщений, размещаемых в памяти неограниченной емкости;

- трафик, поступающий в сеть передачи из внешних источников (например, из хостмашин) образует пуассоновский процесс;

- во многих аналитических соотношениях для каждой пары источ ник-получатель известен единственный путь, а в некоторых задачах вво дится вероятность P(j,k) перехода из j-го узла в k-й;

- длины сообщений независимы и распределены по показательному закону.

Введенные ограничения и допущения позволяют:

- определять время пребывания сообщений в сети передачи данных;

- определять коэффициенты загрузки каналов связи;

- определять длины очередей;

- решать задачи оценки эффективности проектных решений.

Управление, вычислительная техника и информационные технологии Достаточно широко распространенным классом моделей являются имитационные модели. Важным преимуществом имитационных моделей перед аналитическими, является потенциальная возможность приблизить ее с помощью дополнительных усложнений к моделируемому объекту. Но при этом следует учитывать, что сложные имитационные модели требуют для своей реализации больших вычислительных ресурсов. Кроме того, следует подчеркнуть, что имитационное моделирование, не проконтроли рованное измерениями на реальном объекте, не может быть достаточной гарантией точности полученных результатов.

Поскольку унификация программного обеспечения осуществляется для реально существующих компьютерных сетей, то для оценки эффек тивности проектных решений по унификации ПО целесообразно приме нять имитационные модели, которые могут быть проверены по результа там реальных измерений. При этом трудоёмкость разработки таких моделей существенно снижается за счёт применения специального языка GPSS [5], предназначенного для имитационного моделирования систем массового обслуживания.

Рассмотрим вариант построения имитационной модели для оценки сетевых характеристик компьютерной сети.

Основной задачей моделирования в данном примере является полу чение показателей качества функционирования КС, которые необходимы для оценки проектных решения по унификации ПО КС. К этим показате лям относятся: время передачи данных по каналам связи;

надежность представления информации;

время задержки сообщения в сети.

Моделируются следующие процессы:

- поток случайных событий возникновения запросов на решение функциональных задач (ФЗ) в соответствующих узлах компьютерной сети (для решения ФЗ используются соответствующие программные модули, если они входят в состав программного обеспечения данного узла, иначе запрос пересылается в другой узел);

- передача информации по каналам связи в соответствии со схемой функционирования АИС;

- обработка информации в узлах сети;

- отказы технических и программных средств, - устранение отказов технических средств;

- восстановление или замена программных средств.

В модели приняты следующие допущения:

моделируется КС с заранее заданной топологией и техническими характеристиками;

в узлах сети возникают запросы на информационное обслужива ние, связанные с выполнением функциональных задач. Перечень узлов се ти, возникающих запросов, их параметры, параметры закона распределе ния времени между появлением запросов, совокупность имеющихся в Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. каждом узле программных и информационных модулей и их параметры полагаем известными;

схема обработки запросов в узлах сети соответствует модели массового обслуживания, приведенной на рис. 2. В соответствие со схемой в некоторых узлах компьютерной сети могут располагаться центры хране ния и обработки информации (ЦХИ), содержащие программные модулей различного назначения;

параметры потоков отказов технических и программных средств можно задавать на основании статистических данных работы реальной КС.

Исходные параметры модели разделены на несколько групп. К пер вой группе относятся параметры, связанные со структурными характери стиками конкретной автоматизируемой системы управления: количество узлов сети, соответствующее количеству объектов управления, наличие физических каналов, связи между ними и их протяженность, перечень ФЗ, периодичность их решения.

Рис. 2. Схема обслуживания запросов в компьютерной сети при решении l-й функциональной задачи:

АРМ ДЛ – автоматизированное рабочее место должностного лица;

Fl – входные данные для решения l-й ФЗ;

Rl – выходные данные после решения l-й ФЗ Следующая группа параметров включает характеристики техниче ских средств (ТС) передачи и обработки данных: пропускная способность каналов связи, среднее время пребывания ТС в работоспособном состоя Управление, вычислительная техника и информационные технологии нии, среднее время восстановления. Данные параметры связанны с техни ческими характеристиками конкретных образцов, модель позволяет учи тывать как реально существующие образцы, так и перспективные.

Последняя группа параметров содержит характеристики ФЗ, ре шаемых в данной АИС: объем и адресаты информационных сообщений, циркулирующих по сети при решении каждой ФЗ;

маршруты их продви жения по сети;

перечень и параметры программных модулей, используе мых в процессе решения ФЗ.

В модели принята дисциплина обслуживания «первым пришел первым обслужен», с учетом приоритетов информационных запросов, пре дусмотрено возникновение очередей на передачу и обслуживание запросов и сообщений, учтена необходимость повторной передачи запросов и со общений, вследствие отказов технических средств.

В имитируемых процессах обрабатываются следующие события:

- момент времени начала решения функциональной задачи;

- момент времени начала передачи запроса на выполнение задачи в ЦХИ;

- момент времени начала формирования запросов на выдачу исход ной информации в узлы КС;

- момент времени начала передачи запросов на выдачу исходной информации в узлы КС;

- момент времени начала формирования сообщений, содержащих входную информацию для решения ФЗ;

- момент времени начала передачи сообщений, содержащих вход ную информацию, из узлов сети в ЦХИ;

- момент времени начала решения задачи в ЦХИ;

- момент времени начала передачи сообщений, содержащих резуль таты решения задачи из ЦХИ в узлы КС;

- момент времени получения результатов решения ФЗ в соответст вующих узлах сети (окончания решения задачи);

- момент времени начала отказа ТС;

- момент времени начала восстановления отказавших ТС;

- момент времени начала нормального функционирования отказав ших ТС.

Для получения статистических оценок учитываются временные ин тервалы, которые используются для вычисления соответствующих показа телей качества информационно-вычислительного процесса:

- время для формирования запроса на выполнение задачи в ЦХИ;

- время на передачу запроса на выполнение задачи в ЦХИ время для формирование запросов на выдачу исходной информации в узлы КС;

- время для передачи запросов на выдачу исходной информации в узлы КС;

- время на формирование сообщений, содержащих входную инфор мацию для решения ФЗ;

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. - время на передачу сообщений, содержащих входную информа цию, из узлов сети в ЦХИ;

время на решение задачи в ЦХИ;

- время на доведение результатов решения задачи из ЦХИ в узлы КС;

- время нахождения ТСА в состоянии скрытого отказа;

время на восстановление отказавших ТСА;

- время на допередачу (повторную передачу) информации, вызван ную отказом ТС.

При разработке имитационной модели АСУ для реализации ее на ПЭВМ выбран специальный язык имитационного моделирования GPSS/PC, позволяющий наиболее гибко учитывать структуру моделируе мой системы и обеспечивающий сбор исчерпывающей статистической ин формации о моделируемых процессах [5].

Обобщенная структура имитационной модели в виде совокупности взаимосвязанных типовых сегментов представлена на рис. 3.

Рис. 3. Обобщенная структура имитационной модели АИС предприятия Сегмент генерации функциональных задач имитирует процесс воз никновения потребности в решении той или иной ФЗ в каждом узле сети в соответствии с общим комплексом задач управления, решаемых в иссле дуемой АИС. Закон распределения случайных промежутков времени меж ду отдельными транзактами, имитирующими поток ФЗ, принят равномер Управление, вычислительная техника и информационные технологии ным, но может быть произвольным и несложно изменяется в зависимости от задач исследования.

Далее транзакты поступают в сегмент генерации маршрутов переда чи информации по сети, где происходит определение маршрута его про движения по сети в зависимости от выбранной топологии. В следующем сегменте происходит имитация процесса формирования либо запроса, либо информационного сообщения, а далее имитация его передачи по каналам связи в соответствии с выбранным маршрутом. При этом в узлах сети мо гут образовываться очереди на обслуживание или на передачу информа ции. В процессе обработки запросов и сообщений в узлах сети или их пе редачи по каналам связи ТС или модули ПО могут отказывать. Имитация отказов и восстановления имитируются соответствующими сегментами.

После отказа обработка или передача запросов и сообщений прекращается, ТС или модуль ПО некоторое время могут находиться в состоянии скрыто го отказа, после этого происходит их восстановление, а затем нормальное функционирование возобновляется. Функции распределения случайных промежутков времени между отказами, а также случайного времени, за трачиваемого на восстановление, выбираются в соответствии с имеющи мися данным.

Для снижения трудоёмкости разработки GPSS-программы имита ционной модели применён модульный принцип, при осуществлении кото рого каждый блок модели обеспечивает реализацию функционально за конченной части модели. В результате разработан набор типовых программных сегментов на языке GPSS/PC. Каждый программный сегмент имитирует элементарный процесс соответствующего типа.

Рассмотренная модель может применяться на этапе предваритель ной оценки различных вариантов проектных решения по унификации про граммного обеспечения компьютерной сети. Более точную оценку вы бранного варианта целесообразно проводить с помощью встроенных программно-аппаратных средств измерения характеристик реальной ком пьютерной сети.

Список литературы 1. Абросимов Л.И. Анализ и проектирование вычислительных се тей: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. 52 с.

2. Клейнрок Л. Коммуникационные сети. - М: Наука, 1975. 256 с.

3. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. - М: Мир, 1979. 600 с.

4. Шварц М. Сети ЭВМ. Анализ и проектирование. М: Радио и связь, 1981. – 336 с.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 5. Шрайбер Т.Д. Моделирование на GPSS. - М.: Машиностроение, 1980. – 592 с.

V.N. Izotov, D.E. Dyachenko MODEL ANALYSIS FOR THE EVALUATION OF (NET) SYSTEM SOFTWARE UNIFICATION PERFORMANCE The foundations and approaches to standardization and unification for the develop ment of the (net) system software are considered. Comparative analysis of simulation tech niques for the evaluation of system software unification performance is carried out. The simu lation model structure of functioning process for enterprise data system is described.

Key words: nets, system software, unification foundations, simulation technique.

Получено 17.05. УДК 004. И.Н. Набродова, вед. инженер, (4872) 33-24-45, ira1978@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ) ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ НЕЧЕТКОЙ МОДЕЛИ В данной работе предлагается метод параметрической оптимизации постро енной лингвистической модели по обучающей выборке данных, обеспечивающий повы шение адекватности получающейся модели создаваемой для поддержки принятия ре шений.

Ключевые слова: лингвистическая модель, лингвистическая переменная, терм множества.

Будем считать, что задана обучающая выборка, состоящая из мно жества примеров следующего вида:

{x1 ( k ), x2 ( k ),..., xn ( k ), y (k )}k = N (1) где x1 ( k ), x 2 ( k ),..., x n ( k ) – значения информативных входных переменных x1, x 2,..., x n ;

y (k ) – значение выходной переменной y в k-м примере;

N – общее число примеров в обучающей выборке.

Предполагается также, что известны минимальные и максимальные значения каждой переменной:

x1 [x1. min, x1. max ],..., xn [x n. min, xn. max ], y [ y min, y max ] На каждой области значений этих переменных построим терм множества a j Ai, i = 1,..., n;

bl B. Значениям лингвистической перемен Управление, вычислительная техника и информационные технологии ной (ЛП) a j A j соответствуют нечеткие подмножества с функцией при надлежности µ a j ( xi ), а значениям ЛП bl B – нечеткие подмножества c функцией принадлежности µb ( y ).

l Число термов m y = B определим из требуемой точности определе ния дискретных значений выходной переменной b B. Число термов n входных переменных – из условия m y m xi и стремления минимизации i = количества нечетких правил (сократить число дизъюнкций).

Функцию принадлежности каждого терма µ a j ( xi ), µ b ( y ), i = 1,..., n;

j = 1,..., m xi ;

l = 1,..., m y выберем треугольной фор l мы с вершиной µ = 1 в центре отрезка µ = 0.

Предполагается также, что по выборке данных методом индуктив ного вывода модели построена нечеткая реляционная модель (качествен ное описание системы в терминах значений ЛП):

( ) P a1. p ( k ) a 2. p ( k ) L a n. p ( k ) b ( k ).

p = Для каждого примера обучающей выборки (1) по значениям вход ных переменных x1 ( k ), x2 ( k ),..., xn ( k ) определяется значение выходной переменной y ( k ), которое позволяет определить ошибку модели e( k ) = y ( k ) y ( k ).



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 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.