Аннотация: В данной статья рассматривается модель задачи преследования, когда преследователь, двигаясь в пространстве, придерживается стратегии параллельного сближения. Модули скоростей преследователя и цели являются неизменными. Цель движется равномерно и прямолинейно, для определенности модели, поскольку по материалам статьи написана тестовая программа. Векторы скоростей цели и преследователя в момент начала преследования направлены произвольно. Итерационный процесс состоит из трех частей. Расчет траектории преследователя в пространстве. Расчет траектории преследователя на плоскости. Расчет перехода траектории из пространства на плоскость. Все части итерационного процесса должны удовлетворять поставленным условиям задачи. Важным условием является то, что минимальный радиус кривизны траектории не должен превышать определенного заданного значения. Научная новизна геометрической модели состоит в том, что есть возможность регулировать время достижения цели изменяя длину траектории преследователя, а также ориентацию плоскости преследования. Расчет точки следующего положения преследователя в пространстве есть точка пересечения сферы, конуса и плоскости параллельного сближения. Плоскость параллельного сближения перпендикулярна плоскости преследования. В модели, рассматриваемой в статье, плоскость преследования определятся вектором скорости цели и прямой, соединяющей преследователя и цель (линия визирования). Радиус сферы равен равен шагу преследователя за промежуток времени, на которое разбито время итерационного процесса. Угол раствора конуса есть угол, на который может повернуться вектор скорости преследователя. Математическая модель, изложенная в статье, может быть интересна разработчикам БПЛА с автономным управлением.

Ключевые слова: Преследование, Преследователь, Цель, Кривизна, Линия, Траектория, Конус, Достижение, Параллельный, Плоскость

Abstract:   This article examines the model of pursuit task, when the pursuer while moving in space, adheres to the strategy of constant-bearing approach. The velocity modules of the pursuer and target are constant. The object moves evenly and straightforwardly, for certainty of the model, since the test program is written based on the materials of the article. The velocity vectors of the target and the pursuer in the beginning of the pursuit are directed arbitrarily. The iterative process consists of the three parts. Calculation of trajectory of the pursuer in space, calculation of trajectory of the pursuer in a plane, calculation of the transition of trajectory from space to a plane are conducted. All parts of the iterative process have to meet the conditions specified in a task. An important condition is that the minimum radius of curvature of the trajectory should not exceed a certain set value. The scientific novelty of the geometric model consists in the possibility to regulate the time of reaching the target by changing the length of trajectory of the pursuer, as well as the orientation of a plane of pursuit. Calculation of the point of next position of the pursuer in space is the point of intersection of the sphere, cone and plane of constant-bearing approach. A plane of constant-bearing approach is perpendicular to a plane of pursuit. In the model under review, a plane of pursuit is determined by the target velocity vector and direct target that connects the pursuer and the target (sight line). The radius of the sphere is equal to the step of the pursuer for the time interval the time of the iterative process is divided into. The angle of solution of the cone is the angle by which the velocity vector of the pursuer can turn. The mathematical model presented in the article may be of interest to developers of unmanned aerial vehicles.  

Keywords: Parallel, Attainment, Cone, Trajectory, Line, Curvature, Target, Pursuer, Persuit, Plane

Аннотация: Целью исследования является развитие теории и практики синергетического проектирования и разработки программного обеспечения цифровых физических лабораторий для повышения уровня соответствия поведения объекта реальности и снижения уровня погружения обучающегося в виртуальную среду. Одной из задач, приводящих к достижению цели, является использование синергетического аспекта при проектировании и разработке программного обеспечения для внедрения в процесс обучения естественно-научным дисциплинам, который позволяет консолидировать виртуальность и реальность окружающего мира. В ходе исследования авторами обоснован синергетический аспект к разработке программного обеспечения для цифровых лабораторий при изучении курса физики в высшей школе. Авторами выполнено построение основного сценария и функциональной схемы программного продукта, которые реализованы на языке высокого уровня C++ с использованием библиотек OpenGL. Программная реализация цифровой физической лаборатории потребовала: выполнить подготовку видеороликов с серией физических экспериментов, определение порядка (хода) выполнения лабораторной работы и примеров «возврата» из виртуальной реальности. Тестирование синергетического аспекта и возможность его реализации опробована на примере цифровой лабораторной работы при изучении движения маятника и падения тел. Программная реализация цифровой физической лаборатории потребовала: выполнить подготовку видеороликов с серией физических экспериментов, определение порядка (хода) выполнения лабораторной работы и примеров «возврата» из виртуальной реальности. Разработанная диаграмма прецедентов акторов позволила определить порядок поведения участников разработки и использования цифровой физической лаборатории в образовательном процессе. Тестирование синергетического аспекта и возможность его реализации опробована на примере цифровой лабораторной работы при изучении движения маятника и падения тел. Перспективным развитием разработки является проектирование и реализация программных продуктов для выявления синергетических эффектов при изучении разделов оптики и термодинамики.

Ключевые слова: цифровизация в образовании, программное обеспечение образования, синергетические эффекты, особенности синергетического проектирования, акторы цифровой лаборатории, обучение физики, сценарий программного продукта, акторы, цифровые тьютеры, погружение в реальность

Abstract: The goal of this research is to develop the theory and practice of synergetic design and development of software for digital physical laboratories to increase the level of compliance of behavior of the object with reality and reduce the level of student’s immersion into the virtual environment. One of the tasks for achieving this goal lies in using a synergetic aspect in design and development of software for implementation in the process of teaching natural science disciplines, which allows consolidating virtuality and reality of the surrounding world. In the course of this research, the authors substantiate the synergetic aspect in the development of software for digital laboratories in the context of taking higher school physics. The authors build the main scenario and functional scheme of the software product, which are realized on the high-level C++ language using OpenGL libraries. Software implementation of the digital physical laboratory required preparation of videos with a series of physical experiments, determination of the course of execution of laboratory task, and examples of “returning” from virtual reality.  The developed use case diagram of the actors allowed determining the behavioral pattern of the parties to the development, as well as using the digital physical laboratory in the educational process. Synergetic aspect and possibility of its implementation were tested on the example of digital laboratory work in the context of studying the pendulum motion and fall of bodies. The promising development trend is the design and implementation of software products for determination of synergistic effects in studying the sections of optics and thermodynamics.

Keywords: physics training, actors of the digital laboratory, features of synergetic design, synergistic effects, software for education, digitalization in education, software product script, actors, digital tutors, immersion in reality

Аннотация: Предметом исследования настоящей статьи являются новые методы повышения эффективности систем мониторинга Zabbix для компьютерно-вычислительной инфраструктуры универсального инфокоммуникационного коммутатора, построенного по принципу глобально-распределенного вычислительного комплекса с использованием технологий информационного облака. Объектом научного исследования является глобально распределенная вычислительная система компании RingCentral (США), которая построена по технологии гибридного информационного облака, развернутого в более чем ста центрах хранения и обработки данных во всех крупных экономико-географических зонах и предоставляющую универсальные инфокоммуникационные услуги, включающие видео и аудио конференции, виртуальные учрежденческие автоматические телефонные станции и организацию колцентров. Планирование и совершенствование инфокоммуникационных облачных платформ, обеспечивающих предоставление универсальных услуг связи, является сложной научно-технической и экономической проблемой, без решения которой невозможно создание информационной инфраструктуры, с заданными показателями качества обслуживания и отвечающей потребностям общества. Данная проблема стала особо актуальной в условиях мировой санитарно-эпидемиологической пандемии коронавируса, при которых часть производственных процессов была выведена на удаленную работу, и осуществляется без физического присутствия административно-технического персонала на территории предприятий народного хозяйства, что повлекло понижение эффективности работы сетей и качества обслуживания пользователей в отдельных инфокоммуникационных компаниях в связи с превышениями номинальных нагрузок на информационную сеть и, как факт, отказ важных узлов процессинга пользовательского трафика.

Ключевые слова: автоматизированное управление, облачные вычисления, управление изменениями, распределенные информационные системы, техническое обслуживание, информационные технологии, инфокоммуникации, системы мониторинга, Заббикс, качество обслуживания

Abstract: The subject of this research is the new methods for improving the efficiency of Zabbix monitoring systems for the computational infrastructure of the universal infocommunication commutator, built upon the principle of globally distributed computational complex using the information cloud technologies. The object of this research is the globally distributed computational system of RingCentral corporation (USA), which is based on the technology of hybrid information cloud deployed in over a hundred  data storage and processing centers in all large economic and geographical zones, which provides universal infocommunication services, including video and audio conferences, virtual stationary automated telephone, and organization of call centers. Design and improvement of infocommunication cloud platforms, which provide universal communication services is a complex scientific, technical and economic problem; without its solution it is impossible to create information infrastructure with the service quality indicators that meet the demands of the society. This problem is of particular relevance in the context of worldwide sanitary-epidemiological pandemic of coronavirus, since part of the production processes was switched to remote work, and is executed without physical presence of administrative and technical personnel at the enterprises of national economy. This entailed a decline in the efficiency of networks and quality of customer service in certain infocommunication companies due to excessive nominal loads on the information network, and this, the failure of crucial nodes of user traffic processing.

Keywords: info communication, IT, maintenance, distributed IT systems, change management, cloud computing, automation, monitoring systems, Zabbix, quality of service

Аннотация: The subject of this research is the frequency planning algorithm for networks with an arbitrary topology of links over radio channels. The algorithm determines the total number of non-overlapping frequency ranges for the entire network and provides the distribution of each frequency range between communication nodes. The algorithm consists of two stages: at the first stage, there is a search and simultaneous distribution of frequency channels, the so-called main frequency range, as a result, only one frequency range is allocated to each node; at the second stage, additional frequency channels are searched for, which can be used by a separate subset of nodes, thus , some nodes can use more than one frequency range, but several at once. The novelty of this research lies in the developed frequency planning algorithm for wireless communication systems with an arbitrary topology of communications over radio channels. The result of the operation of the algorithm for a wireless communication system is the allocation of radio frequencies for communication nodes from the common frequency band allocated for the wireless communication system, in terms of reuse, eliminating the effect of interference. The result for communication nodes is the allocation of a baseband and an additional frequency band, taking into account the topology of the radio network, which can be used by a separate subset that makes wireless communication systems resistant to narrowband random interference.

Ключевые слова: Communication center, Matrix, Algorithm, Communication channel, Frequency band, Radio communication, Frequency planning, Reservation, Dynamic allocation, Static distribution

Аннотация: В данной работе рассматривается пример использования геометрической модели гиперповерхности в многомерном пространстве на чертеже Радищева, отражающей взаимосвязь четырех переменных при решении одной из задач связанной с проектированием технологического процесса выполняемого сварочным роботом. При проектировании технологических процессов связанных со сваркой изделий, необходимо решить оптимизационную задачу, связанную с определением положения основания сварочного робота по отношению к привариваемым кронштейнам и оси емкости цилиндрической формы. Для выполнения процесса сварки изделий необходимо определить наиболее оптимальный сварочный робот, геометрическая модель кинематической цепи которого позволит осуществлять движение выходного звена (ВЗ) и сварочной головки по всем участкам сварочных швов. В качестве примера рассматривается случай с местонахождением робота снаружи цилиндрической ёмкости, а привариваемых объектов внутри и снаружи. Для выполнения оптимизационной задачи исследовалась взаимосвязь параметров, определяющих положение робота относительно ёмкости и минимально возможное смещение центра выходного звена по вертикали, с помощью графической оптимизационной модели. Многокомпонентная система определяемая четырьмя параметрами исследовалась с помощью чертежа Радищева. Были построены совокупности кривых, задающих каркас кривых линий двойного уровня гиперповерхности в четырехмерном пространстве. Для определения кривых были найдены совокупности проекций точек на чертеже Радищева. Использование построений линий двойного уровня на чертеже Радищева позволило определить наиболее оптимальное положение механизма манипулятора относительно цилиндрической поверхности при сварке изделий для различных промышленных роботов, представленных в данной работе.

Ключевые слова: Синтез движений манипуляторов, геометрическое моделирование, чертёж Радищева, многомерное пространство, оптимизационная задача, кронштейны, сварка, сварочный робот, гиперповерхность, цилиндрическая поверхность

Abstract: This article reviews the example of using a geometric model of a hypersurface in multidimensional space on the Radishchev blueprint, which reflects interconnection between the four variables in solution of one of the tasks associated with structuring the technological process fulfilled by a welding robot. In structuring technological processes related to welding, it is necessary to solve the optimization task of determining the position of the foundation of welding robot relative to the welded brackets and the axis of the container of cylindrical shape. The welding process requires finding the most optimal welding robot, the geometric model of the kinematic chain of which would move the output link and welding head across all sections of welding seams. As an example, the author reviews the case when the robot is outside the cylindrical container, and welding objects inside and outside. For carrying out the optimization task, the author examines the correlation between the parameters that determine the position of the robot relative to the container, and the minimum possible vertical displacement of the center of the output link based on the graphic optimization model.  The multicomponent system comprised of the four parameters is studied based on the Radishchev blueprint. The author drew the combinations of curves that set the framework of curve lines of the dual level of the hypersurface in the four-dimensional space. For determination of the curves, the author found the combinations of projections of the dots on the Radishchev blueprint. The use of dual level lines on the Radishchev blueprint allowed determining most optimal position of the manipulator mechanism with regards to the cylindrical surface in welding the items for various industrial robots described in this article.

Keywords: brackets, optimization problem, multidimensional space, Radishchev drawing, geometric modeling, movement synthesis of manipulator, welding, welding robot, hypersurface, cylindrical surface

Аннотация: Линейчатые поверхности используются в различных областях деятельности человека. Одним из распространенных способов конструирования линейчатых поверхностей является конструирование с помощью задания трех направляющих кривых. В некоторых случаях одна из этих направляющих кривых непосредственно не задается, а заменяется, каким-либо геометрическим условием, накладываемым на образующие поверхности, которое может быть задано в виде некоторого точечного соответствия, устанавливаемого между точками двух оставшихся направляющих кривых. В работе рассматривается пример конструирования указанных поверхностей, которые в приближенном виде будут ограничивать область, которая задает допустимые положения звеньев механизма манипулятора некоторой заданной конфигурации при реализации допустимых мгновенных состояний. Полученные линейчатые поверхности легли в основу алгоритма вычисления конфигураций, не пересекающих запретные зоны при возникновении тупиковых ситуаций. Результатом работы является компьютерное моделирование движений механизма руки и туловища андроидного робота с использованием полученного алгоритма вычисления конфигураций. Моделирование движения показало, что использование линейчатых поверхностей при анализе взаимного положения манипулятора и запретных зон в тупиковых ситуациях позволяет сократить время вычислений на 50-60 процентов. Полученное сокращение времени расчета является наиболее востребованным при компьютерном управлении движением руки и туловища андроидного робота в реальном масштабе времени.

Ключевые слова: Синтез движений манипуляторов, геометрическое моделирование, линейчатая поверхность, мгновенные состояния, андроидный робот, механизм манипулятора, сферическая кривая, запретная зона, кинематическая пара, коническая поверхность

Abstract: Linear surfaces are used in various spheres of human activity. One of the most common techniques of designing linear surfaces is based on the three directing curves. In some cases, one of these directing curves is not set, but rather replaced by some geometric condition imposed on the emerging surfaces, which can in form of a certain point correspondence established between the points of the rest two directing curves. The article reviews the example of designing such surfaces, which in an approximate form would restrict the zone that sets the permissible positions of links of the manipulator mechanism of certain given configuration in realization of permissible instantaneous states. The acquired linear surfaces underlie the algorithm for calculation of configurations, which do not intersect the restricted zone in case of a deadlock situation. The result of this research is the computer simulation of the motions of arm and torso mechanism of the Android robot using the obtained algorithm for calculation of configurations. The simulation of motion demonstrates that the use of linear surfaces in analysis of the relative position of the manipulator and restricted zones in the deadlock situations allows reducing the calculation time by 50-60 percent. Such reduction of calculation time is highly demanded in computer control of the arm and torso motions of the Android robot on a real time scale.

Keywords: spherical curve, manipulator mechanism, android robot, instant states, ruled surface, geometric modeling, movement synthesis of manipulator, forbidden area, kinematic pair, tapered surface