СОДЕРЖАНИЕ № 4, 2016

Институту автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН – 45 ле т. С.Б. ЗМЕУ ФизикаФизика низкоразмерных структур и полупроводниковых наноматериаловН.Г. ГАЛКИН, Д.Л. ГОРОШКО, А.В. ШЕВЛЯГИН, Е.А. ЧУСОВИТИН, К.Н. ГАЛКИН. Кремний-силицидные диодные гетероструктуры – основа для создания кремниевой интегральной фотоникиН.И. ПЛЮСНИН. От физики формирования границы раздела – к низкоразмерным нанопокрытиям и материалам на их основе Оптические методы исследования, диагностика и характеризация материалов и наноструктур естественного и искусственного происхожденияЮ.Н. КУЛЬЧИН, О.Б. ВИТРИК, С.О. ГУРБАТОВ, А.А. КУЧМИЖАК. Технология создания металлических наноструктурированных подложек для плазмонного усиления флюоресценции с использованием наносекундных спекл-модулированных лазерных импульсов С.С. ВОЗНЕСЕНСКИЙ, А.Ю. ПОПИК, Е.Л. ГАМАЮНОВ, Т.Ю. ОРЛОВА, Ж.В. МАРКИНА. Оптические биосенсоры на основе клеток микроводорослей в экологическом мониторинге водных сред В.П. ДЗЮБА, А.В. АМОСОВ, Ю.Н. КУЛЬЧИН. Экситоны и низкопороговая оптическая нелинейность диэлектрических наносистем Ю.Н. КУЛЬЧИН, О.Т. КАМЕНЕВ, Ю.С. ПЕТРОВ, В.А. КОЛЧИНСКИЙ. Волоконно-оптические интерферометрические приемники слабых сейсмосигналов Механика и математическое моделированиеВ.А. БОБКОВ, А.П. КУДРЯШОВ, С.В. МЕЛЬМАН, М.А. МОРОЗОВ. Восстановление траектории движения робота и реконструкция среды по изображениям В.А. ЛЕВИН, Н.А. ЛУЦЕНКО, Л.В. НАДКРИНИЧНЫЙ, С.В. СМИРНОВ. Математическое моделирование в задачах механики неоднородных сред и динамики природных процессов А.И. АБАКУМОВ, С.Я. ПАК. Модельные методы оценки содержания фитопланктона и расчет первичной продукции в Японском море по спутниковым данным А.С. БЕГУН, А.А. БУРЕНИН, Л.В. КОВТАНЮК, Г.Л. ПАНЧЕНКО. Развитие и торможение вязкопластического течения с учетом ползучести материалов упругих зон Информатика и управление в технических системахО.В. АБРАМОВ. Функционально-параметрическое направление теории рисков: возможности и перспективы А.Ю. ТОРГАШОВ, А.А. ГОНЧАРОВ, С.А. САМОТЫЛОВА. Современные методы построения систем усовершенствованного управления технологическими процессами В.Ф. ФИЛАРЕТОВ, Д.А. ЮХИМЕЦ, А.В. ЗУЕВ, А.С. ГУБАНКОВ. Разработка новых методов управления мехатронными объектами в условиях неопределенности Р.С. КУЗНЕЦОВ, В.П. ЧИПУЛИС. Информационно-аналитическое обеспечение систем мониторинга, анализа и управления объектами теплоэнергетики Н.В. КИНШТ, Н.Н. ПЕТРУНЬКО. Проблематика и математическое моделирование множества частичных разрядов в электрической изоляции В.В. ГРИБОВА, А.С. КЛЕЩЁВ, Ф.М. МОСКАЛЕНКО, В.А. ТИМЧЕНКО, Л.А. ФЕДОРИЩЕВ, Е.А. ШАЛФЕЕВА. Методы и средства разработки жизнеспособных интеллектуальных сервисов В.А. ЛЕВИН, А.И. АЛЕКСАНИН, М.Г. АЛЕКСАНИНА, П.В. БАБЯК, С.Е. ДЬЯКОВ, А.А. ЗАГУМЁННОВ, А.С. ЕРЁМЕНКО, В.С. ЕРЁМЕНКО, С.Н. КАТАМАНОВ, В. КИМ, В.А. КАЧУР, И.В. НЕДОЛУЖКО, Е.В. ФОМИН. Технологические возможности Спутникового центра ДВО РАН

Научная сменаА.В. ЗУЕВ, А.С. ГУБАНКОВ. Разработка подхода к синтезу скоростных высоконадежных систем управления для многозвенных манипуляторов Из истории науки на Дальнем ВостокеА.А. БУРЕНИН. Развитие фундаментальной механики деформируемого твердого тела в ИАПУ ДВО РАН О.В. ДУДКО, В.Е. РАГОЗИНА, Ю.Е. ИВАНОВА, А.А. МАНЦЫБОРА, А.А. ЛАПТЕВА. Нелинейная динамика деформирования: эволюция научного направления в ИАПУ ДВО РАН

CONTENTS 4, 2016The Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch RAS is 45 years old. S.B. ZMEU PhysicsPhysics of nano-dimensional structures and semiconducting nanomaterialsN.G. GALKIN, D.L. GOROSHKO, A.V. SHEVLYAGIN, E.A. CHUSOVITIN, K.N. GALKIN. Silicon-silicide diode heterostructures as a base for the creation of silicon integrated photonics N.I. PLYUSNIN. From physics of the interface formation – to low-dimensional nanocoatings and nanomaterials based on them Optical methods of research, diagnostics and characterization of materials and nanostructures of natural and artificial originYu.N. KULCHIN, O.B. VITRIK, S.O. GURBATOV, A.A. KUCHMIZHAK. Nanostructured metal substrates fabrication for plasmon-induced enhancement of fluorescence using the nanosecond speckle-modulated laser pulses S.S. VOZNESENSKIY, A.Yu. POPIK, E.L. GAMAYUNOV, T.Yu. ORLOVA, Zh.V. MARKINA. Optical biosensors based on microalgae cells for ecological monitoring of the aquatic environment V.P. DZYUBA, A.V. AMOSOV, Yu.N. KULCHIN. Excitons and low-threshold optical nonlinearity of dielectric nanosystems Yu.N. KULCHIN, O.T. KAMENEV, Yu.S. PETROV, V.A. KOLCHINSKIY. Fiber-optic interferometric seismometers for weak seismic signals registration Mechanics and mathematical modelingV.A. BOBKOV, A.P. KUDRYASHOV, C.V. MELMAN, M.A. MOROZOV. Recovering of vehicle movement pattern and environment reconstruction from images V.A. LEVIN, N.A. LUTSENKO, L.V. NADKRINICHNIY, S.V. SMIRNOV. Mathematical modeling in problems of mechanics of heterogeneous media and dynamics of natural processes A.I. ABAKUMOV, S.Ya. PAK. Model methods of phytoplankton assessment and primary production calculation in the Sea of Japan from satellite data A.S. BEGUN, A.A. BURENIN, L.V. KOVTANYUK, G.L. PANCHENKO. Development and braking of viscoplastic flow taking into account creep of materials from elastic zones Informatics and control in technical systemsO.V. ABRAMOV. Functional-parametrical direction of risks theory: possibilities and prospects A.Yu. TORGASHOV, A.A. GONCHAROV, S.A. SAMOTYLOVA. Modern methods of evaluation of advanced process control systems V.F. FILARETOV, D.A. YUKHIMETS, A.V. ZUEV, A.S. GUBANKOV. Development of new control methods for mechatronic systems under uncertainty R.S. KUZNETSOV, V.P. CHIPULIS. Information and analytical systems for monitoring, analysis and automatic control of energy utilities N.V. KINSHT, N.N. PETRUNKO. Problems and mathematical modeling of many partial discharges in electrical insulation

V.V. GRIBOVA, A.S. KLESCHEV, Ph.M. MOSKALENKO, V.A. TIMCHENKO, L.A. FEDORISCHEV, E.A. SHALFEYEVA. Methods and tools of viable intelligent services development V.A. LEVIN, A.I. ALEXANIN, M.G. ALEXANINA, P.V. BABYAK, S.E. DYAKOV, A.A. ZAGUMENNOV, A.S. EREMENKO, V.S. EREMENKO, S.N. KATAMANOV, V. KIM, V.A. KACHUR, I.V. NEDOLUZHKO, E.V. FOMIN. Technological capabilities of Center for Satellite Monitoring FEB RAS New scientific personnelA.V. ZUEV, A.S. GUBANKOV. The development of approach to synthesis of high-speed and ultra-reliable control systems for multilink manipulators From the history of science in the Far EastA.A. BURENIN. The development of fundamental solid mechanics in IACP FEB RAS O.V. DUDKO, V.E. RAGOZINA, Yu.E. IVANOVA, A.A. MANTCYBORA, A.A. LAPTEVA. Nonlinear deformation dynamics: the evolution of scientific direction in the IACP, FEB RAS

Р Е Ф Е Р А Т Ы № 4

УДК 535.215 + 537.533Н.Г. ГАЛКИН, Д.Л. ГОРОШКО, А.В. ШЕВЛЯГИН, Е.А. ЧУСОВИТИН, К.Н. ГАЛКИН Кремний-силицидные диодные гетероструктуры – основа для создания кремниевой интегральной фотоники

Рассмотрены подходы к созданию кремний-силицидных оптопар с возможностью их использования в кремниевой планарной технологии. В основе предложенных и испытанных фото- и светодиодов используется активный слой из встроенных в кремниевую монокристаллическую матрицу мультислоев нанокристаллитов β-FeSi2 или β-FeSi2 и CrSi2. Получены доказательства спектральной чувствительности фотодиодов в области 0,4–2,0 мкм и излучения светодиодов при комнатной температуре и длине волны 1,5–1,6 мкм. Установлено, что для повышения эффективности свето- и фотодиодов со встроенными нанокристаллами необходимо увеличить слоевую и объемную плотность нанокристаллов размером 15–20 нм, оптимизировать конструкцию диода и ростовые процедуры встраивания нанокристаллов для уменьшения плотности малых нанокристаллов β-FeSi2.

Ключевые слова: кремний, дисилициды железа и хрома, нанокристаллиты, фотодиод, светодиод, оптопары, кремниевая планарная технология, интегральная фотоника.

Silicon-silicide diode heterostructures as a base for the creation of silicon integrated photonics. N.G. GALKIN, D.L. GOROSHKO, A.V. SHEVLYAGIN, E.A. CHUSOVITIN, K.N. GALKIN (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The article describes the approaches to the creation of silicon-silicide optical couples with the ability to implement them within the framework of the silicon planar technology. In the basis of proposed and tested photodiodes and light emitting diodes (LED) an active layer of embedded

in the silicon monocrystalline matrix β-FeSi2 or β-FeSi2 and CrSi2 nanocrystallite’s multilayers is used. The proofs of spectral sensitivity of photodiodes in the area of 0.4–2.0 μm and room temperature light emitting of LED at wavelength of 1.5–1.6 μm were received. It was established that to increase the efficiency of LEDs and photodiodes with embedded nanocrystals the layer and bulk density of nanocrystals with dimensions of 15–20 nm should be increased, the design of diode and growth procedures of nanocrystals embedding for reducing the density of small β-FeSi2 nanocrystals should be optimized.

Key words: silicon, iron and chromium disilicides, nanocrystallites, photodiode, light emitting diode, optical couples, silicon planar technology, integral photonics.

УДК 539.234: 536.422: 548.522: 538.911: 539.51: 541.9Н.И. ПЛЮСНИНОт физики формирования границы раздела – к низкоразмерным нанопокрытиям и материалам на их основе

Рассмотрена проблема синтеза новых покрытий с ультратонкими атомно-размерными и нановключениями методами парофазного физического осаждения в сверхвысоком вакууме. Приведен обзор современных достижений в развитии методов парофазного физического осаждения в сверхвысоком вакууме, включая результаты, которые были получены в лаборатории физики квантово-размерных гетеросистем Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток. На основе обзора и обобщения полученных экспериментальных результатов описывается и обосновывается подход к созданию новых нанопокрытий и наноматериалов – нанофазных покрытий с низкоразмерной гетерогенностью. Рассмотрены принципы построения низкоразмерных нанопокрытий, их свойства и возможные сферы применения.

Ключевые слова: низкоразмерное нанопокрытие, паровая фаза, вакуум, граница раздела, рост, структурно-фазовый анализ, свойства, применение.

From physics of the interface formation – to low-dimensional nanocoatings and nanomaterials based on them. N.I. PLYUSNIN (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The problem of the synthesis of new coatings with ultrathin atomic- and nanoinclusions by vapor phase physical deposition in ultrahigh vacuum has been considered. It has been presented a review of the latest achievements in the development of methods of physical vapor deposition in ultrahigh vacuum, including the results, which has been obtained in the laboratory of physics of quantum-size heterosystems of the Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok. Based on the review and generalization of the experimental results, the approach to the development of new nano-coatings and nanomaterials – nanophase coatings with low-dimensional heterogeneity has been substantiated and described.

The principles of the construction of low-dimensional nano-coatings, their properties and their possible applications are considered.

Key words: low-dimensional nanocoating, vapor phase, vacuum, interface, growth, structural and phase analysis, properties, application.

УДК 681.785Ю.Н. КУЛЬЧИН, О.Б. ВИТРИК, С.О. ГУРБАТОВ, А.А. КУЧМИЖАКТехнология создания металлических наноструктурированных подложекдля плазмонного усиления флюоресценции с использованием наносекундныхспекл-модулированных лазерных импульсов

Предложена технология лазерной фабрикации металлических наноструктурированных подложек значительной площади для плазмонного усиления флюоресценции (ПУФ). Технология основана на модификации поверхности металлических пленок спекл-модулированным полем, создаваемым при прохождении наносекундных лазерных импульсов сквозь диффузно-пропускающий объект. Показано, что при таком способе облучения пленки воспроизводятся практически все известные типы наноструктур: наноструи, наноотверстия, нанокороны, сформированные ранее с использованием острой фокусировки гауссовых пучков. Найдены энергии модифицирующих импульсов, при которых на поверхности 75-нм пленок Au формируются массивы преимущественно из оптимальных для создания ПУФ-подложек наноструй диаметром ~100 нм и высотой 200–1000 нм с плотностью записи до 3 · 104 ед/мм2. Площадь записанных массивов варьирует от ~1,7 мм2 до ~100 мм2 и может быть увеличена за счет последовательного облучения различных участков пленки спекл-модулированным пучком. Показано, что сфабрикованные массивы обеспечивают высокую равномерность сигнала ПУФ по всей их площади, если радиус области усреднения при формировании суммарного спектра ≥ 10 мкм. Продемонстрировано 5,3-кратное усиление сигнала флюоресценции красителя Rh6G на созданных массивах в сравнении со случаем флюоресценции на гладкой поверхности металлических пленок.

Ключевые слова: поверхностная лазерная модификация, спекл-модулированная волна, плазмонное усиление флюоресценции, плазмонные наноструктуры.

Nanostructured metal substrates fabrication for plasmon-induced enhancement of fluorescence using the nanosecond speckle-modulated laser pulses. Yu.N. KULCHIN, O.B. VITRIK, S.O. GURBATOV, A.A. KUCHMIZHAK (Institute for Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The laser-assisted technology for the large-scale nanotextured metal substrates fabrication for plasmon-induced enhancement of fluorescence (PIEF) is proposed. This technology is based on the metal films surface modification by the speckle-modulated pattern obtained by passing the nanosecond laser pulses through the diffuse object. It is shown that almost all known types of nanostructures are reproduced in such way of film radiation – nanojets, nanoholes and nanocrowns previously formed with tightly focused Gaussian beams. The optimal regime for pattering the areas of 75 nm Au films mainly with optimum for PIEF substrates of nanojets with a diameter of ~100 nm and a height of ~200–1000 nm and an averaged recording density of 3 · 104 nanojets per square millimeter were determined and realized. Nanotextured substrate square varies from ~1.7 mm2 to ~100 mm2 and can be increased by sequential irradiation of

various film areas by the speckle-modulated beam. It is shown that the fabricated arrays demonstrate spatially uniform PIEF signal through their whole surface if the measurement area radius is ≥10 μm. The fabricated nanotextured Au substrates demonstrate spatially uniform PIEF signal from the Rhodamine 6G organic dye with averaged 5.3-fold enhancement factor being compared with unmodified Au surface.

Key word: surface nanostructuring, speckle-modulated wave, plasmon-induced enhancement of fluorescence, plasmonic nanostructures.

УДК 53.096; 535.337; 535.372С.С. ВОЗНЕСЕНСКИЙ, А.Ю. ПОПИК, Е.Л. ГАМАЮНОВ,Т.Ю. ОРЛОВА, Ж.В. МАРКИНАОптические биосенсоры на основе клеток микроводорослейв экологическом мониторинге водных сред

Экспериментально подтверждена зависимость флуоресценции хлорофилла-а микроводорослей от присутствия в среде их обитания ионов металлов. Полученные результаты, в частности воздействие ионов меди на исследованные культуры, демонстрируют специфичность реакции микроводорослей и могут быть использованы при создании биосенсоров для экологического мониторинга водной среды.

Ключевые слова: микроводоросли, лазерно-индуцированная флуоресценция, оптические биосенсоры.

Optical biosensors based on microalgae cells for ecological monitoring of the aquatic environment. S.S. VOZNESENSKIY, A.Yu. POPIK, E.L. GAMAYUNOV (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok, Far Eastern Federal University, Vladivostok), T.Yu. ORLOVA, Zh.V. MARKINA (A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology, FEB RAS, Vladivostok).

Experimental confirmation of the influence of metal ions on the fluorescence of the microalgae chlorophyll-a is obtained. The obtained results, in particular, copper ion impact on microalgae, demonstrate the specificity of their reaction and can be used in the creation of biosensors for ecological monitoring of water environment.

Key words: microalgae, laser-induced fluorescence, optical biosensors.

УДК 535.015В.П. ДЗЮБА, А.В. АМОСОВ, Ю.Н. КУЛЬЧИНЭкситоны и низкопороговая оптическая нелинейностьдиэлектрических наносистем

Обсуждается роль экситонных состояний оптических электронов в широкозонных диэлектрических наночастицах в механизме возникновения низкопорогового нелинейного отклика с нетипичной зависимостью от интенсивности и длины волны. Предлагается

теория нелинейно-оптических свойств диэлектрических наносистем, согласующаяся с экспериментальными результатами.

Ключевые слова: диэлектрические наночастицы, экситоны, низкопороговая нелинейность.

Excitons and low-threshold optical nonlinearity of dielectric nanosystems. V.P. DZYUBA, A.V. AMOSOV, Yu.N. KULCHIN (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

In this work, we review the role of the exciton states of optical electrons in wideband dielectric nanoparticles in the mechanism of low-threshold non-linear response with atypical dependence on the intensity and wavelength. The theory of nonlinear-optical properties of dielectric nanosystems, which agrees with the experimental results, is proposed.

Key words: dielectric nanoparticles, excitons, low-threshold nonlinearity.

УДК 681.787Ю.Н. КУЛЬЧИН, О.Т. КАМЕНЕВ, Ю.С. ПЕТРОВ, В.А. КОЛЧИНСКИЙВолоконно-оптические интерферометрические приемники слабых сейсмосигналов

Рассмотрены волоконно-оптические вертикальный и горизонтальный сейсмоприемники на основе интерферометра Маха–Цендера. Оригинальная конструкция чувствительного элемента обеспечивает пороговую чувствительность к сейсмоускорению 10–7 м/с2 для вертикального сейсмоприемника и пороговую чувствительность к смещениям 10–9 м для горизонтального сейсмоприемника. Стабильность работы интерферометра Маха–Цендера обеспечивается применением системы активной стабилизации рабочей точки. Показана возможность применения разработанных сейсмоприемников для наземной регистрации слабых сейсмосигналов, формируемых проходящими вблизи побережья морскими судами.

Ключевые слова: сейсмоприемник, волоконно-оптический датчик, интерферометр Маха–Цендера.

Fiber-optic interferometric seismometers for weak seismic signals registration. Yu.N. KULCHIN, O.T. KAMENEV, Yu.S. PETROV, V.A. KOLCHINSKIY (Institute for Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The vertical and horizontal seismometers based on fiber-optic Mach–Zender interferometer are proposed and tested. The original design of sensing element allows obtaining threshold sensitivity 10–7 m/s2 to seismic load for vertical seismometer and threshold sensitivity 10–9 m to shifts for horizontal seismometer. Stability of Mach–Zender interferometer is provided by application of active stabilization system of the working point. The possibility of application seismic receivers for registration of weak seismic signals from sea ships sailing near the shore is demonstrated.

Key words: seismometer, fiber-optic sensor, Mach–Zender interferometer.

УДК 519.674В.А. БОБКОВ, А.П. КУДРЯШОВ, С.В. МЕЛЬМАН, М.А. МОРОЗОВВосстановление траектории движения робота и реконструкция среды по

изображениям

Описан подход к решению задач визуальной навигации автономного подводного робота (АПР) и 3D-реконструкции подводной обстановки, основанный на визуальной одометрии с использованием стереоизображений. Представлены возможности программного моделирующего комплекса для исследования методов управления движением АПР.

Ключевые слова: компьютерное зрение, последовательности стереоизображений, визуальная одометрия, 3D-реконструкция, имитационное моделирование.

Recovering of vehicle movement pattern and environment reconstruction from images. V.A. BOBKOV, A.P. KUDRYASHOV, C.V. MELMAN, M.A. MOROZOV (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

This article describes an approach to solving problems of visual navigation of autonomous underwater vehicle (AUV) and the 3D reconstruction of the underwater environment, based on visual odometry using stereo images. Possibilities of software simulation complex for the study of AUV motion control methods are also presented.

Key words: computer vision, stereo image sequences, visual odometry, 3D-reconstruction, simulation.

УДК 532.5+534.222+533.6.011+551.466.6В.А. ЛЕВИН, Н.А. ЛУЦЕНКО,Л.В. НАДКРИНИЧНЫЙ, С.В. СМИРНОВМатематическое моделирование в задачах механики неоднородных сред и

динамики природных процессов

Представлен обзор полученных в лаборатории механики жидкости и газа ИАПУ ДВО РАН некоторых результатов математического моделирования в задачах механики, связанных с исследованием волновых процессов в различных средах. Тематика исследований включает процессы инициирования и распространения волн детонации в каналах различной пространственной конфигурации и сверхзвуковых потоках, применение локализованного энерговклада для уменьшения сопротивления тел в сверхзвуковом потоке, процессы горения и иного энерговыделения в пористых средах, генерацию и распространение длинных поверхностных волн в жидкости, создаваемых источниками различной природы, сейшевые колебания в природных водоемах.

Ключевые слова: газовая детонация, ударная волна, пористые среды, фильтрационное горение, мелкая вода, цунами, сейшевые колебания.

Mathematical modeling in problems of mechanics of heterogeneous media and dynamics of natural processes. V.A. LEVIN, N.A. LUTSENKO, L.V. NADKRINICHNIY, S.V. SMIRNOV (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

A review of some results of mathematical modeling in the problems of mechanics, related to the study of wave processes in different media, is presented. These results were produced in the fluid and gas mechanics laboratory of IACP FEB RAS. Subjects of research include the processes of initiation and propagation of detonation waves in channels of different spatial configurations and supersonic flows, the use of the localized energy input to reduce the resistance of bodies in a supersonic flow, combustion and other energy release processes in porous media, the generation and propagation of long surface waves in the liquid, produced by sources of different nature, seiche oscillations in natural bodies of water.

Key words: gas detonation, shock wave, porous media, filtration combustion, shallow water, tsunami, seiche oscillations.

УДК 519.8А.И. АБАКУМОВ, С.Я. ПАКМодельные методы оценки содержания фитопланктона и расчет первичной

продукции в Японском море по спутниковым данным

Предложены модели функционирования фитопланктона в неподвижном столбе воды. На основании численного решения одной из предложенных моделей и данных дистанционного зондирования водной поверхности представлено вертикальное распределение биомассы фитопланктона, построена многолетняя динамика усредненных показателей первичной продукции во всем фотическом слое, проведен оценочный расчет годовой первичной продукции в акватории Японского моря.

Ключевые слова: математическая модель, фитопланктон, спутник, дистанционное зондирование, первичная продукция, ассимиляционная функция.

Model methods of phytoplankton assessment and primary production calculation in the Sea of Japan from satellite data. A.I. ABAKUMOV, S.Ya. PAK (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The models of the functioning of the phytoplankton in the stationary water column are offered. A vertical distribution of phytoplankton biomass based on the numerical solution of one of the proposed models and data remote-sensing of the water surface is submitted. A long-term dynamics of average rate of the primary production throughout photic layer is built. An annual primary production in the Sea of Japan is evaluated.

Key words: mathematical model, phytoplankton, satellite, remote sensing, primary production, assimilation function.

УДК 539.3А.С. БЕГУН, А.А. БУРЕНИН, Л.В. КОВТАНЮК, Г.Л. ПАНЧЕНКОРазвитие и торможение вязкопластического течения с учетом ползучести

материалов упругих зон

Описана математическая модель последовательного роста необратимых деформаций в материалах, обладающих упругими, вязкими и пластическими свойствами. В модели большие необратимые деформации не разделяются на пластические деформации и деформации ползучести. Считается, что на стадии процесса, предваряющей пластическое течение, и при разгрузке механизмом накопления необратимых деформаций в материале является его ползучесть, а в условиях соответствия напряжений поверхности нагружения механизм ползучести меняется на механизм пластического течения. Модель иллюстрируется решением задачи о возникновении вязкопластического течения, его развитии и торможении в материале, расположенном между жесткими цилиндрическими поверхностями.

Ключевые слова: большие деформации, упругость, пластичность, вязкость, ползучесть.

Development and braking of viscoplastic flow taking into account creep of materials from elastic zones. A.S. BEGUN (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok), A.A. BURENIN (Institute of Machinery and Metallurgy, FEB RAS, Komsomolsk-on-Amur), L.V. KOVTANYUK (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok), G.L. PANCHENKO (Vladivostok State University of Economics and Service, Vladivostok).

The mathematical model of sequential growth of irreversible deformations in materials with elastic, viscous and plastic properties is described. Large irreversible deformations are not separated for plastic deformations and creep deformations. It is believed that at the stage of the process that precedes plastic flow, and during the offloading, mechanism of accumulation of irreversible deformations in the material is creep of the material, but in terms of matching surface stresses of loading, the creep mechanism changes to the mechanism of plastic flow. The model is illustrated by the solution of the problem of viscoplastic flow, his growth and deceleration in the material, located between rigid cylindrical surfaces.

Key words: large strains, elasticity, plasticity, viscosity, creep.

УДК 65.012.122О.В. АБРАМОВФункционально-параметрическое направление теории рисков:возможности и перспективы

Рассмотрены некоторые подходы к решению задачи оценки и управления техногенными рисками, базирующиеся на идеях функционально-параметрического подхода теории надежности. Основное внимание уделено задаче прогнозирования техногенных рисков.

Ключевые слова: техногенный риск, параметр, работоспособность, техническая система, надежность, параметрический отказ, прогнозирование.

Functional-parametrical direction of risks theory: possibilities and prospects. O.V. ABRAMOV (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

Some approaches to solving the problem of estimation and management of technogenic risks which are based on ideas of the functional-parametrical approach of the reliability theory are considered. The basic attention is given to a problem of technogenic risks forecasting.

Key words: technogenic risk, parameter, working capacity, complex engineering system, reliability, gradual failure, forecasting.

УДК 681.5.015А.Ю. ТОРГАШОВ, А.А. ГОНЧАРОВ, С.А. САМОТЫЛОВАСовременные методы построения систем усовершенствованного управления

технологическими процессами

Рассматриваются современные методы построения систем усовершенствованного управления технологическими процессами (СУУ ТП). Излагаются основные результаты исследований в области робастных систем управления на основе прогнозирующих моделей и виртуальных анализаторов как основных составляющих СУУ ТП.

Ключевые слова: управление на основе прогнозирующей модели, виртуальные анализаторы, технологические процессы, нефтепереработка, нефтехимия.

Modern methods of evaluation of advanced process control systems. A.Yu. TORGASHOV, A.A. GONCHAROV, S.A. SAMOTYLOVA (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The modern methods of evaluation of advanced process control (APC) systems are considered. The main research results in the area of robust model predictive control and virtual analyzers (as main components of the APC systems) are reported.

Key words: model predictive control, virtual analyzers, technological processes, oil refining, petrochemistry.

УДК 004.896:621.865В.Ф. ФИЛАРЕТОВ, Д.А. ЮХИМЕЦ, А.В. ЗУЕВ, А.С. ГУБАНКОВРазработка новых методов управления мехатронными объектами в условиях

неопределенности

Рассматривается проблема высокоточного управления различными мехатронными объектами в условиях переменности и неопределенности параметров как самих объектов, так и окружающей их рабочей среды. Предлагается новый способ управления

этими объектами, основанный на формировании таких программных сигналов, при отработке которых даже типовые встроенные системы управления обеспечивают движение по заданным траекториям с требуемой скоростью и динамической точностью. При этом для формирования траекторий движения в неопределенной рабочей среде предложен метод, основанный на комплексировании априорно известной информации об этой среде и непрерывно получаемой с помощью систем технического зрения.

Ключевые слова: мехатронный объект, подводный аппарат, многозвенный манипулятор, быстродействие, высокоточное управление, неопределенность.

Development of new control methods for mechatronic systems under uncertainty. V.F. FILARETOV, D.A. YUKHIMETS, A.V. ZUEV, A.S. GUBANKOV (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

This paper is dedicated to the problem of high-precision control of mechatronic objects under conditions of variability and uncertainty of both the objects and their operation environment. A new control principle of dynamic objects with variable parameters based on the formation of program signals is proposed; while tracking those signals even typical integrated control systems provide movement in predetermined paths with desired speed and dynamic precision. To form motion trajectories at the uncertainty of operation environment, a method based on a combination of a priori known information about the environment and continuously obtained by using vision systems is proposed.

Key words: mechatronic object, underwater vehicle, multilink manipulator, high speed, precise control, uncertainty.

УДК 658.26:681.518Р.С. КУЗНЕЦОВ, В.П. ЧИПУЛИСИнформационно-аналитическое обеспечение систем мониторинга, анализа и

управления объектами теплоэнергетики

Рассмотрены проблемы автоматизации технологических процессов и внедрения информационных технологий в теплоэнергетике. Описаны функциональные возможности созданных информационно-аналитических систем. Особое внимание уделяется анализу экономической эффективности потребления тепловой энергии и автоматического регулирования в системах теплоснабжения.

Ключевые слова: теплосчетчик, энергоэффективность, энергосбережение, информационно-аналитическая система, автоматическое управление.

Information and analytical systems for monitoring, analysis and automatic control of energy utilities. R.S. KUZNETSOV, V.P. CHIPULIS (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The paper deals with problems of process automation and application of information technologies in heat-power engineering. The functionality of some information analysis systems

is described. Particular attention is paid to economic efficiency analysis of heat energy consumption and automatic control in heating systems.

Key words: heat meter, energy efficiency, energy savings, information analysis system, automatic control.

УДК 621.31Н.В. КИНШТ, Н.Н. ПЕТРУНЬКОПроблематика и математическое моделирование множества частичных

разрядов в электрической изоляции

Интегральная картина множества частичных разрядов (ЧР) в электрической изоляции является суперпозицией серий (последовательностей) ЧР, ассоциированных с отдельными дефектами. При этом в каждой серии ЧР присутствуют элементы случайности, детерминированности и неопределенности исходной информации. Целью настоящего исследования является формулировка процесса ЧР как множества взаимосвязанных разрядов в физических дефектах изоляции, создание основных принципов описания процесса ЧР как квазидетерминированного процесса с перспективой постановки вопроса о различении и классификации отдельных дефектов.

Исследуются формализованные связи между важнейшими факторами, влияющими на процессы ЧР.

Ключевые слова: изоляция, частичные разряды, дефект, включение, квазидетерминированный процесс, энергетические параметры включения.

Problems and mathematical modeling of many partial discharges in electrical insulation. N.V. KINSHT, N.N. PETRUNKO (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The integral picture of the set of partial discharges (PD) in the electrical insulation is a superposition of the PD series (sequences), associated with individual defects. There are elements of chance, determinacy and indeterminacy of the initial information in the each PD series. The aim of the study is the formulation of the PD process as a set of interrelated discharges in the insulation physical defects, creating the basic principles of description of the PD process as quasideterministic process with a view to raising the question of the distinction and classification of individual defects.

The formalized links between the most important factors influencing the PD process are analyzed.

Key words: insulation, partial discharges, defect, inclusion, quasideterministic process, inclusion power parameter.

УДК 004. 4’2+82В.В. ГРИБОВА, А.С. КЛЕЩЁВ, Ф.М. МОСКАЛЕНКО,В.А. ТИМЧЕНКО, Л.А. ФЕДОРИЩЕВ, Е.А. ШАЛФЕЕВАМетоды и средства разработки жизнеспособных интеллектуальных сервисов

Для получения жизнеспособных интеллектуальных сервисов, использующих базы знаний, необходима методология разработки всех компонентов сервисов, а также поддержка их разработки, интеграции и сопровождения. В статье представлены методы разработки таких сервисов и формирования баз данных и знаний, а также функциональные возможности облачной платформы IACPaaS, которая облегчает разработку интеллектуальных сервисов, имеющих базы знаний в сетевом представлении. Платформа имеет средства поддержки разработки облачных сервисов по различным технологиям и средства формирования обрабатываемых ими данных и знаний.

Ключевые слова: интеллектуальные сервисы, базы знаний, сервисы с виртуальными сценами, облачная платформа, технология создания сервисов.

Methods and tools of viable intelligent services development. V.V. GRIBOVA, A.S. KLESCHEV, Ph.M. MOSKALENKO, V.A. TIMCHENKO, L.A. FEDORISCHEV, E.A. SHALFEYEVA (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

To receive the viable intellectual services using knowledge bases, development methodology of all components of services and also support for their development, integration and maintenance are necessary. The paper contains the methods of such services development and their knowledge bases and databases formation as well as functionality of the IACPaaS cloud platform which facilitates development of the intellectual services having knowledge bases in network representation. The platform has tools for support cloud services development by means of various technologies and the tools for network knowledge bases and databases.

Key words: intelligent services, knowledge bases, services with virtual scenes, cloud platform, technology of service development.

УДК 532.5.032:528.77В.А. ЛЕВИН, А.И. АЛЕКСАНИН, М.Г. АЛЕКСАНИНА, П.В. БАБЯК, С.Е. ДЬЯКОВ, А.А. ЗАГУМЁННОВ, А.С. ЕРЁМЕНКО, В.С. ЕРЁМЕНКО, С.Н. КАТАМАНОВ, В. КИМ, В.А. КАЧУР, И.В. НЕДОЛУЖКО, Е.В. ФОМИН

Технологические возможности Спутникового центра ДВО РАН

В работе рассматриваются проблемы развития и функционального наполнения информационной системы ЦКП регионального спутникового мониторинга окружающей среды ДВО РАН. Анализируются принципы и особенности построения таких систем. Особое внимание уделяется обеспечению оперативности обработки и поставки информации, а также развитию технологий в соответствии с запросами потребителей.

Ключевые слова: информационная система, первичная и тематическая обработка спутниковых данных, Дальневосточный регион.

Technological capabilities of center for satellite Monitoring FEB RAS. V.A. LEVIN, A.I. ALEXANIN, M.G. ALEXANINA, P.V. BABYAK, S.E. DYAKOV, A.A. ZAGUMENNOV, A.S. EREMENKO, V.S. EREMENKO, S.N. KATAMANOV, V. KIM, V.A.

KACHUR, I.V. NEDOLUZHKO, E.V. FOMIN (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The problems of development and functional contents of information system of Multiple Access Center for Regional Satellite Monitoring of the Environment of FEB RAS are discussed. The concepts and features of such systems are analyzed. Emphasis is made to operative data processing and delivery, as well as to technologies development according to consumer requirements.

Key words: information system, satellite data primary and thematic processing, Far East region of Russia.

УДК 621.865.8А.В. ЗУЕВ, А.С. ГУБАНКОВРазработка подхода к синтезу скоростных высоконадежных систем управления

для многозвенных манипуляторов

Рассматривается новый комплексный подход к синтезу высоконадежных скоростных систем управления многозвенными манипуляторами, которые обеспечивают гарантированное выполнение с предельно возможной скоростью заданных технологических операций даже при возникновении незначительных дефектов в электроприводах этих манипуляторов. Результаты математического моделирования подтвердили работоспособность и эффективность предложенного подхода.

Ключевые слова: многозвенный манипулятор, высокая скорость, диагностика, аккомодация к дефектам, электроприводы.

The development of approach to synthesis of high-speed and ultra-reliable control systems for multilink manipulators. A.V. ZUEV, A.S. GUBANKOV (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

This paper is dedicated to a new approach to synthesis of ultra-reliable high-speed control systems of multilink manipulators. These control systems provide guaranteed performance of technological operations as fast as possible even if the small faults occur in electric drives of these manipulators. Simulation results confirmed the efficiency of the proposed approach.

Key words: multilink manipulator, high speed, diagnosis, accommodation to faults, electric drives.

УДК 539.3А.А. БУРЕНИНРазвитие фундаментальной механики деформируемого твердого тела в ИАПУ ДВО РАН

Представлен очерк становления и развития научной школы по фундаментальной механике деформирования в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН. Указываются основные направления и результаты деятельности данной школы.

Ключевые слова: упругость, пластичность, ползучесть, ударные волны, метод возмущений, лучевой метод, условия совместности разрывов.

The development of fundamental solid mechanics in IACP FEB RAS. A.A. BURENIN (Institute of Machinery and Metallurgy, FEB RAS, Komsomolsk-on-Amur).

The article presents an overview of the formation and development of scientific school on fundamental deformation mechanics at the Institute of Automation and Control Processes FEB RAS. The main directions and results of activities of this scientific school are identified.

Key words: elasticity, plasticity, creep, shock waves, perturbation method, radiation method, conditions of compatibility breaks.

УДК 539.3О.В. ДУДКО, В.Е. РАГОЗИНА, Ю.Е. ИВАНОВА, А.А. МАНЦЫБОРА, А.А. ЛАПТЕВАНелинейная динамика деформирования:эволюция научного направления в ИАПУ ДВО РАН

Статья посвящена истории и результатам развития в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН одного из современных фундаментальных направлений механики сплошных сред – теории нелинейного динамического деформирования твердых тел. Перечислены ключевые достижения и новые результаты с обозначением их места в общем прогрессе подходов и методов нелинейной динамики.

Ключевые слова: нелинейная динамика деформирования, волны деформаций, лучевой метод, метод возмущений, нестационарная краевая задача, автомодельная задача.

Nonlinear deformation dynamics: the evolution of scientific direction in the IACP, FEB RAS. O.V. DUDKO, V.E. RAGOZINA, Yu.E. IVANOVA, A.A. MANTCYBORA, A.A. LAPTEVA (Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS, Vladivostok).

The article is dedicated to the history and the development results of one of the fundamental directions of modern continuum mechanics - the theory of nonlinear dynamic deformation of solids at the Institute of Automation and Control Processes, FEB RAS. The key achievements and new results are listed with pointing of their place in the overall progress of approaches and methods of nonlinear dynamics.

Key words: nonlinear deformation dynamics, deformation waves, ray method, perturbation method, nonstationary boundary value problem, self-similar problem.