Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Статья научная
Проведен системный анализ комплексных показателей степени воздействия импульсов высокого и низкого давления на типовые узлы сложных технологических трубопроводов (СТТ). Для оценки вибрационно-ударного воздействия импульсов давления на стенки СТТ предложены четыре класса комплексных показателей: гидродинамические, статистические, фрактально-геометрические и амплитудно-частотные. На основе методологии системного анализа с использованием математического аппарата непрерывного вейвлет-преобразования временных рядов пульсаций давления газовых потоков в типовом узле (блоке) СТТ типа «тройник» выделены шестнадцать турбулентных структур разного масштаба. Системный анализ аппроксимаций и детализаций дискретного вейвлет преобразования (ДВП) временных рядов пульсаций давления газовых потоков позволил установить, что средние, медианы и средние квадратические значения низкочастотной компоненты пульсаций почти в два раза превышают аналогичные значения высокочастотных компонент ДВП, из чего следует, что низкочастотные компоненты пульсаций давления представляют большую опасность для целостности СТТ, чем высокочастотные компоненты. Установлено, что стандартные отклонения низкочастотной компоненты ДВП меньше, чем стандартные отклонения высокочастотных компонент, из чего следует, что пульсации низкочастотной компоненты больше локализованы и имеют более сосредоточенный характер, представляющий опасность для прочности трубопровода.
Бесплатно
Статья научная
Применение современных технических систем управления дорожным движением способствует повышению безопасности и устойчивости функционирования транспортного комплекса. Важно разрабатывать модели транспортной инфраструктуры, обладающие возможностью интеграции с техническими системами управления движением и позволяющие учитывать управляющие воздействия технических средств организации дорожного движения и воздействия окружающей среды на транспортные потоки, их взаимное влияние друг на друга, что приводит к необходимости учета как семантических (атрибутных), так и пространственных характеристик. Таким образом, цель работы заключается в моделировании объектов, процессов и явлений транспортной инфраструктуры с учетом их пространственных характеристик в технических системах управления движением на основе методов системного анализа. Проведена декомпозиции предметной области - модель предметной области представлена моделями транспортного процесса, улично-дорожной сети, технических средств организации дорожного движения, инцидентов, придорожных объектов и окружающей среды. Разработаны программные модули для интеллектуальной транспортной системы ITSGIS, реализующие предложенные модели. В ITSGIS проведено имитационное моделирование, использующее гетерогенные источники информации при идентификации моделей. С использованием предложенных моделей проведено аналитическое моделирование на основе гидродинамического подхода к описанию транспортного потока: показано влияние плановых инцидентов и погодных условий на пропускную способность участка улично-дорожной сети, влияние придорожных объектов на интенсивность транспортных потоков. Применение синтезированных моделей объектов, процессов и явлений транспортной инфраструктуры в передовых технических системах управления дорожным движением позволит организовать эффективное управление транспортными потоками с канализированием во времени и пространстве, оценить изменение скорости, плотности, интенсивности транспортных потоков, рассчитать транспортные задержки, выявить образование очередей и заторовых ситуаций, возникающих под воздействием различных дорожных, организационных и погодных факторов.
Бесплатно
Системный анализ управления загрузкой транспортной сети при возникновении нештатных ситуаций
Статья научная
В статье с позиции системного анализа исследованы существующие методы структурно-параметрического синтеза, математического моделирования, оптимального управления транспортными сетями, определены цели обеспечения безопасности функционирования транспортной инфраструктуры с позициями оптимальной загрузки транспортной сети, особенно, при возникновении нештатных ситуаций, определены требования к разработке математической модели загрузки транспортной сети. Большое количество исследований загрузки транспортной сети проводилось в среде интеллектуальной транспортной геоинформационной системы «ITSGIS» и было направлено на разработку алгоритмов автоматического детектирования нештатных ситуаций и заторов. При этом в интеллектуальной транспортной геоинформационной системе для сбора характеристик транспортных потоков использовались различные типы аппаратных средств: датчики, камеры, радары. При решении задачи проведения системного анализа управления загрузкой транспортной сети при возникновении нештатных ситуаций и построения модели нештатных ситуаций выполнена декомпозиция предметной области «Загрузка транспортной сети» на классы объектов, разработана модель предметной области; разработаны модели объектов транспортной инфраструктуры, входящих в предметную область, выявлены атрибутивные характеристики объектов; выполнена параметризация модели нештатной ситуации, представлена классификация нештатных ситуаций по типам, выявлены временные характеристики и геозоны непосредственного влияния на транспортную сеть и опосредованного влияния на транспортные потоки. Модель нештатной ситуации определяется классами: Тип, Время, Геозона_влияния. Тип нештатной ситуации характеризуется её местоположением, т.е. её координатами на электронной карте, либо причиной возникновения. Время нештатной ситуации рассматривается с различных позиций, таких как время возникновения, нормативное и фактическое время устранения. Геозоны влияния нештатной ситуации делятся на зоны непосредственного и опосредованного влияния нештатной ситуации на транспортные процессы и объекты транспортной инфраструктуры. На основе построенных моделей разработаны методы управления загрузкой транспортной сети и анализа возникших нештатных ситуаций, включающие в себя сбор и обработку исходных данных, детерминацию нештатных ситуаций и их характеристик, выбор оптимальной стратегии реагирования, выполнение функций управления.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена актуальной проблеме математического и технического обеспечения технических требований и допускового контроля процессов производства и эксплуатации аэрокосмической и других отраслей техники на основе новейших научных разработок и методики оценки параметров технического состояния распределенных кабельно-жгутовых бортовых сетей автономных объектов. Представлено техническое решение существующих проблем и задач.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается новый метод, позволяющий определять параметры периодических сигналов усилительных трактов в процессе контроля и испытаний радиоэлектронной аппаратуры. Метод позволяет начинать измерение в произвольный момент времени. Реализация метода обеспечивает значительное сокращение времени и увеличение точности измерения. Приводятся результаты анализа погрешности измерения параметров из-за отклонения реального сигнала от гармонической модели. Полученные результаты позволяют выбирать оптимальное соотношение между образцовым интервалом времени и периодом сигнала, исходя из требований по точности и времени измерения.
Бесплатно
Совершенствование мониторинга научной деятельности учреждений МЧС России
Статья научная
Обоснованы новые подходы и критерии оценки научной деятельности научно-образовательных учреждений МЧС России на основе уже существующих методов - библиометрического и метода экспертной оценки. Показано, что унифицированные критерии оценки научной деятельности не подходят для многих научных учреждений, ведущих специализированную деятельность. Объективно оценить эффективность их работы позволит комбинирование критериев оценки и учет их «веса». Предложен показатель - критерий значимости научной деятельности для сравнения деятельности схожих организаций.
Бесплатно
Современные тенденции по реализации распределенной медицинской диагностики на базе Интернета вещей
Статья научная
Статья посвящена проблеме построения распределенной автоматизированной системы для медицинской диагностики на основе современной концепции Интернета вещей. В результате системного анализа и классификации диагностических аппаратно-программных комплексов выделен новый класс медицинских приборов, относящихся к мобильным комплексным активным медицинским диагностическим системам с открытым интерфейсом. Отличительным свойством такой системы является возможность комбинированного достижения высоких показателей энергоэффективности, надежности и своевременности решения задач медицинской диагностики. В рамках реализации концепции Интернета вещей для медицинской распределенной диагностики в статье концепция медиаторной сети связи, в рамках которой удается повысить автономность каждого датчика за счет реализации специализированного программного обеспечения, функциональность которого включает предобработку информации на стороне датчика и реализацию P2P взаимодействия между датчиками в процессе передачи данных. В ходе такого взаимодействия устройства сбора информации реализуют не только свое непосредственное назначение, но и участвуют в передаче информации между сторонними устройствами. В общем виде медиатор представляется в виде трех взаимодействующих подсистем: сетевого узла, агента и диспетчера. Одно из основных отличий такой архитектуры заключается в реализации предварительной обработки данных посредством вычислительных возможностей интеллектуальных датчиков. Также предлагается использовать интерфейс информационного взаимодействия между датчиками, необходимый для реализации комплексной обработки информации в рамках измерительной подсистемы. Предлагаемая архитектура позволяет наделить систему сбора и обработки данных функционалом, который определяет возможность начального диагностического анализа на уровне данной системы в реальном масштабе времени. Выбранный подход обеспечивает сокращение совокупных энергозатрат автономных устройств на проведение диагностики, сокращает время доставки сетевых сообщений и количество детектированных исключительных ситуаций, вследствие чего повышается общая эффективность распределенной медицинской диагностики.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются проблемы согласованного наведения и управления мини-спутниками в низкоорбитальных группировках землеобзора. Синтез законов наведения основан на явных соотношениях, которые связывают движение изображения в фокальной плоскости телескопа с пространственным движением спутника относительно поверхности Земли. Представлены разработанные алгоритмы площадной съемки, которая выполняется группировками мини-спутников на солнечно-синхронных орбитах, и результаты компьютерной имитации, демонстрирующие их эффективность.
Бесплатно
Создание электронного архива в корпоративной информационной системе на базе 1С: PDM
Статья научная
Статья посвящена анализу функциональных возможностей системы «1С:PDM. Управление инженерными данными» для ведения электронного архива проектной организации. Рассмотрены современные методы организации электронного архива и выполнена оценка инструментальных средств системы для их реализации. Приведено описание структуры системы «1С:PDM» и ее возможностей в части хранения электронной проектной документации. В статье предложены три различных структуры хранения документов в электронном архиве, такие как классификация папками, классификация с использованием конструкторско-технологического справочника и классификация с использованием электронной структуры изделия. Исследованы преимущества и недостатки этих структур приведены рекомендации по их использованию. Описаны средства ведения архива бумажной документации, предлагаемые системой «1С:PDM». Рассмотрены средства адаптации системы и приведен пример адаптации системы для нужд конкретной проектной организации. Описаны разработанные в ходе адаптации системы модуль создания сложноорганизованных структур каталогов по шаблону, модуль ассоциирования файлов проекта системы «1C:PDM» со сторонними приложениями, а также модуль обмена технологическими данными и сопутствующей нормативно-справочной информацией. В заключительной части статьи кратко рассмотрены возможности системы для организации единого информационного пространства.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены специализированные алгоритмы информационного обеспечения жизненного цикла продукции с часто изменяющимися конструкторско-технологическими данными. Изготовление опытной и мелкосерийной продукции приборостроения, в том числе в позаказном режиме, требует оперативного динамического отражения в производственном процессе модификаций и версионности изменений, проведенных в проектной документации на выпускаемые изделия. Введение двух электронных документов технологической структуры изделия (ТСИ) и материально-расцеховочной ведомости (ЭМРВ) позволило динамически отобразить информацию о произведенных изменениях при материальном обеспечении производства. Реализация предложенных алгоритмов на приборостроительном предприятии ПАО АНПП «Темп-авиа» повлекла за собой качественные изменения процесса информационного обеспечения производства, выраженные в максимальном исключении влияния человеческого фактора при разработке и корректировке представленных документов, замене бумажного документооборота электронным согласованием, сосредоточив разработчика на качестве и сроках выполнения работ. Использование при разработке ТСИ, ЭМРВ единой базы нормативно-справочной документации в качестве источника информации улучшило взаимопонимание конструктора, технолога, специалиста снабжения и производственных подразделений, что положительно отразилось на сроках поставки необходимых материалов, на сроках производства деталей, а в итоге и на качестве производимой продукции. Примененные алгоритмы дали существенное упрощение и ускорение процесса отражения конструкторских изменений в производстве и имеют количественные характеристики, в частности, увеличение скорости оформления документов по запуску производственных программ в 20 раз относительно ручного запуска с размножением кальки и заполнением копий. Представленные алгоритмы можно использовать на любом приборостроительном предприятии. Авторами решение задачи рассмотрено на примере интеграционного сопряжения двух российских программных продуктов - T-Flex PLM и “1С: Управление производственным предприятием”.
Бесплатно
Способы автоматизации специальных транспортных средств, эксплуатируемых в жестких внешних условиях
Статья научная
В данной статье приведены способы автоматизации транспортных средств, которые могут эксплуатироваться в жестких внешних условиях, в частности местах добычи полезных ископаемых. Подробно представлена разработанная под руководством автора архитектура системы сенсорики, основные сценарии применения, а также описан метод прототипирования на базе малогабаритной платформы для проверки и испытания всех подсистем.
Бесплатно
Сравнение алгоритмов обучения нейронной сети с бинарными входами
Статья научная
Данная статья сравнивает несколько алгоритмов обучения нечеткой нейронной сети Ванга-Менделя: алгоритм наискорейшего спуска, генетический алгоритм, алгоритм имитации отжига, алгоритм имитации роя частиц, алгоритм дифференциальной эволюции. Сравнение проводилось на данных из международного репозитория c бинарными значениями. При решении задачи классификации наилучшие результаты показал генетический алгоритм.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены алгоритмы построения ассоциативных правил Apriori и Eclat, с помощью которых производится анализ набора данных, содержащего в себе информацию о продуктовых покупках пользователей крупнейшего ритейлера в США Walmart. В ходе работы удается получить тривиальные и полезные правила, которые можно учитывать при формировании отделов магазина и расположении товаров таким образом, чтобы повысить покупательскую активность. Полученные графики позволяют визуально оценить построенные правила и сделать максимально точные прогнозы. Помимо этого, в статье выполнено сравнение двух алгоритмов нахождения ассоциативных правил по таким параметрам как изменение значения уровня поддержки и подача разного объема данных на вход.
Бесплатно
Статья научная
Статья поступила в редакцию 15.02.2022 Сравниваются возможности создания управляющего момента кластерами двигателей-маховиков и гиродинов при торможении вращения связки космического робота с геостационарным спутником после завершения их стыковки. Разработаны алгоритмы системы управления с разгрузкой кинетического момента электромеханических приводов с помощью электрореактивной двигательной установки. Представлены результаты компьютерной имитации нелинейных динамических процессов, подтверждающие эффективность созданных алгоритмов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена сравнению систем имитационного моделирования (ИМ) вероятностных объектов. Рассматриваемые системы для имитационного моделирования используют структурные модели с вводом параметров моделируемых объектов с помощью совокупности меню. Сравнение проведено по однофазной системе массового обслуживания М/М/5 по представлению структурных моделей и достоверности результатов ИМ их сравнением с результатами аналитического моделирования. Это позволяет выбирать системы имитационного моделирования в зависимости от предметной области, личных предпочтений пользователя и достоверности результатов имитационного моделирования.
Бесплатно
Статья научная
В работе приведены результаты исследования разработанной адаптивной системы автоматического управления аппаратом воздушного охлаждения природного газа. Приведена структура адаптивной системы автоматического управления аппаратом воздушного охлаждения природного газа. Выполнен сравнительный анализ динамических характеристик одноконтурной и адаптивной систем автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения природного газа. По результатам компьютерного эксперимента проведена оценка робастных свойств адаптивной системы управления. Рассчитаны кривые переходных процессов при вариациях параметров объекта управления. Проведен анализ чувствительности адаптивной и одноконтурной систем автоматического управления аппаратом воздушного охлаждения природного газа.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье проведен сравнительный анализ расчёта динамической перегрузки, действующей в центре масс прибора (агрегата) космического аппарата в определённом случае эксплуатации. Эксплуатационные перегрузки, полученные из максимальных абсолютных ускорений, учитываются при проектировании креплений аппаратуры. Коэффициент безопасности, используемый в прочностных расчетах кронштейнов, напрямую зависит от точности определения нагрузок. Специалистами АО «РКЦ «Прогресс» написана программа для определения максимальных по абсолютной величине перегрузок в центре масс прибора (агрегата). Работа программы представлена на примере расчёта нагрузки на прибор ориентации по Земле малого космического аппарата «Аист-2Д». Дополнительно авторами статьи проведен расчёт рассмотренной конструкции в программе интерактивного создания и сопровождения FEMAP with NX Nastran. В качестве объекта исследования использовалась готовая верифицированная конечно-элементная модель космического аппарата. В итоге решения двумя методами, определены количественные показатели физической величины, реализующейся в узле, как результата воздействия на объект динамического ускорения. Результаты показали высокую сходимость, что подтверждает корректность работы программы.
Бесплатно
Стабилизация космического аппарата с несимметричной упругой конструкцией на геостационарной орбите
Статья научная
Анализируются подходы к исследованию первоочередных задач долговременной угловой стабилизации информационных спутников и космических роботов с несимметричной упругой конструкцией на геостационарной орбите.
Бесплатно
Стратегическая рефлексия в матричных играх
Статья научная
Практическое применение матричных игр исторически существенно ограничивается принципиальной невозможностью в большинстве случаев реализации несовместных смешанных стратегий. С целью расширения области применения результатов решения матричных игр в статье разработана новая классификация игр двух лиц с нулевой суммой и конечным числом стратегий. Показаны практические трудности реализации решений теоретико-игровых моделей конфликтных ситуаций типа «оборона-нападение» в смешанных стратегиях. Для матричных игр этого класса на основе проведенных экспериментальных исследований сформулированы правила целенаправленного улучшения решений на основе применения стратегической рефлексии. Для итеративного метода Брауна-Робинсон решения матричных игр исследовано применение показателя оценивания точности результата непосредственно в ходе итеративного процесса.
Бесплатно
Статья научная
Для моделей систем поддержки принятия решений при управлении транспортной инфраструктурой характерно использование сложных динамически реконфигурируемых структур объектов и их ассоциаций. Методология синтеза систем управления транспортной инфраструктурой основана на развиваемом подходе к системному анализу и компьютерному моделированию сложноорганизованных систем. При разработке использованы оригинальные приемы объектно-ориентированного проектирования на основе теории паттернов. Конструирование и реконструирование таких паттернов требует инструментов, обеспечивающих эти процессы универсальными средствами создания и динамической модификации объектов. В статье вводятся основные определения паттерного проектирования (в дальнейшем P-моделей), специфицируются виды и структуры паттернов, определяется организация конструирования объектов на основе P-моделей. В целом вводимые аксиоматика и систематизация базируются на использовании оригинальных определений и составляет концепцию стратифицированного паттерного конструирования объектов и ассоциаций. В качестве информационной, методологической и имплементативной основы проектирования системы поддержки процессов принятия решения при управлении транспортной инфраструктурой рассмотрена стратифицированная паттерновая модель. Синтез системы поддержки принятия решения при управлении транспортной инфраструктурой производится на фундаментальной методологической основе, определяемой объектно-ориентированной парадигмой, устанавливающей первичность и атомарность категорий объектов, таксономических и агрегатных паттернов свойств и отношений между объектами. Синтез универсальных структур на основе паттернов рассмотрен на формальной декларации объектов, инвариантной к их предметной ориентации. Наряду с синтезом методических P-моделей описаны паттерны формализации и систематизации релевантных информационно-логических и функциональных аспектов транспортной инфраструктуры. Имплементативные P-модели содержат результативности паттерного проектирования системы поддержки принятия решения при управлении транспортной инфраструктурой процессов моделирования, управления, экспериментальных исследований. Синергетические P-модели выступают, как часть системного анализа общих принципов функционирования сложноорганизованной системы, в качестве которой рассматривается система поддержки принятия решения.
Бесплатно
