Статьи журнала - Проблемы информатики
Все статьи: 541
Обработка изображений векторных полей с применением линейной интегральной свертки
Статья научная
Обсуждаются недостатки таких известных способов получения линий тока из векторных полей, как исполь- зование функций тока и интегрирование дифференциальных уравнений, справедливых вдоль линий тока. Описывается сравнительно новый метод визуализации линий тока − метод линейной интегральной свертки, который вытекает из заданного в цифровой форме векторного поля и существенно использует алгоритмы цифровой обработки изображений. Показано, что метод реализуется в три этапа: генерация изображения типа "белый шум" во всей области; сглаживание данного изображения вдоль линий тока на основе заданно- го векторного поля; улучшение полученного сглаженного цифрового изображения, для чего, в частности, предлагается использовать морфологическую операцию утончения сегментов линий тока. Дается количест- венная оценка точности метода линейной интегральной свертки с применением нескольких критериев. Приводятся некоторые результаты вычислительных экспериментов на двумерных векторных полях, точные линии тока которых известны. Показано, что метод линейной интегральной свертки является достаточно общим и универсальным и не требует для своей реализации какой-либо априорной информации об иссле- дуемом явлении.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы построения моделей логического разграничения доступа к информационным ак- тивам, вычислительным и коммуникационным ресурсам сложноорганизованной, распределенной информа- ционной системы на основе аналогичных моделей ее отдельных компонент. Анализируются свойства таких моделей и описаны методы их объединения, основанные на понятии отношения доверия. Получены крите- рии, гарантирующие возможность объединения моделей логического разграничения доступа. Предложена новая модель, аналогичная многоуровневой модели, реализующая более гибкие механизмы интеграции по сравнению с механизмами традиционной многоуровневой модели логического разграничения доступа.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается компьютерная реализация моделей нетрадиционного алгоритма шифрования, основанного на непозиционной полиномиальной системе счисления. Описаны методы объектно-ориентированного программирования, упрощающие процесс исследования разработанных моделей. Проведен анализ компьютерной программы, реализующей функции генерации полного ключа шифрования и выполняющей шифрование с использованием режимов блочных шифров.
Бесплатно
Определение наиболее эффективного метода настройки ПИД-регулятора
Статья научная
Рассмотрены методы настройки пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов (ПИД-регуляторов) систем автоматического управления технологическими процессами на примере пароперегревателя котла ТП-87. Эффективный метод настройки выбран на основе проведенного сравнительного анализа методов настройки регуляторов: метода амплитудного оптимума, модифицированного метода Циглера – Никольса, методов Стогестада, Куна, Шеделя и метода, основанного на реакции на ступенчатое воздействие
Бесплатно
Статья научная
При решении сложных задач в программировании важную роль играет определение понятия программы. От того, как понимается программа, зависят подход к ее конструированию и ее свойства. В работе рассматривается понятие программы и дается ему определение на базе теории синтеза параллельных программ на вычислительных моделях. Предлагаемое определение отражает подход к процессу конструирования программы, определяемый этой теорией, начиная с описания задачи в терминах предметной области и заканчивая исполнением императивной программы с динамическими свойствами. Подход обладает рядом преимуществ, рассматриваемых в статье, таких как возможность выполнения алгоритмических оптимизаций, возможность автоматического конструирования программы, возможность обеспечения нефункциональных требований и проч. Рассматриваются параллели с другими определениями программ и особенности практического применения предлагаемого подхода.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты решения задачи стабилизации ротора в системе электромагнитного подвеса на основе применения нечетких моделей Takagi-Sugcno. Рассмотрены две задачи управления: построение стабилизирующих регуляторов и построение оптимальных регуляторов по заданному квадратичному критерию качества. Для решения поставленных задач исходная нелинейная математическая модель преобразовывалась к определенному виду, а затем заменялась эквивалентной нечеткой моделью, состоящей из совокупности линейных подсистем. Для построения нечеткой математической модели использовались функции распределения треугольного вида. Результирующая нечеткая модель представлялась как взвешенная сумма всех линейных подсистем. Для синтеза законов управления применялся аппарат линейных матричных неравенств, расширенный на случай нечетких систем. В этом случае каждой линейной подсистеме соответствовала своя система линейных матричных неравенств. В результате проведения численных расчетов были получены нечеткие регуляторы обоих типов, которые затем поочередно подставлялись в исходный нелинейный объект, замкнутый нечетким регулятором. Для проверки работоспособности регуляторов выполнялось математическое моделирование динамики ротора. В качестве результатов моделирования представлены переходные процессы в замкнутой системе. Результаты численных расчетов и проведенного математического моделирования показали, что с помощью нечетких моделей Takagi-Sugcno можно построить как стабилизирующий регулятор, так и оптимальный регулятор по заданному квадратичному критерию качества для управления ротором в электромагнитном подвесе. Найденные регуляторы обеспечивали стабилизацию ротора в достаточно широком диапазоне начальных возмущений, вплоть до максимально возможных значений. Основываясь на полученных результатах, можно заключить, что представленный подход, основанный на использовании нечетких моделей Takagi-Sugcno, позволяет в широком диапазоне начальных возмущений стабилизировать ротор в системе электромагнитного подвеса.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается линейная нестационарная система при неточно известных началвном состоянии и действующем возмущении, удовлетворяющих единому ограничению. Ограничение представляет собой сумму квадратичной формы начального состояния и интеграла по времени от квадратичной формы возмущения (квадратичные формы могут быть вырожденными). Для такой системы приведен способ оценки эллипсоидального множества достижимости с использованием матричного дифференциального уравнения Риккати. Его использование позволяет найти минимальное множество достижимости (то есть оценка оптимальна), которое определено при помощи оптимального наблюдателя. Помимо этого, рассматривается линейная нестационарная система, включающая в себя параметрическую неопределенность, которая также является нестационарной. Для нее также приводится оценка эллипсоидальных множеств достижимости. Применение обоих методов продемонстрировано на примере уравнения Матье-Хилла с затуханием, которое описывает параметрические колебания и резонанс и уравнения маятника. Для вычислений применяется итерационная процедура с использованием метода Эйлера.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются сети связи, моделируемые случайным графом. Разработан и реализован алгоритм, осно- ванный на алгоритме клонирования. Проведено сравнение работы алгоритма клонирования, генетиче- ского алгоритма и алгоритма перебора.
Бесплатно
Оптимизация динамики функционирования сети больниц с учетом ошибок результатов наблюдений
Статья научная
В России за последние несколько лет наблюдается тенденция роста числа престарелых граждан и заболеваемости данной категории лиц. Возникшая ситуация требует повышения эффективности работы существующей системы медицинских учреждений для каждого конкретного субъекта в условиях ограничения финансовых и других ресурсов в здравоохранении. Указанную задачу невозможно решить без аналитического исследования, направленного на экономическую оптимизацию расходов в каждом медицинском учреждении и в сети медицинских учреждений субъекта в целом. В данной работе используется представление процесса функционирования сети медицинских учреждений в виде управляющей кибернетической системы. Авторами, с использованием кибернетического подхода, проведен синтез математической модели функционирования типового медицинского учреждения сети в виде управляющей системы. Созданная математическая модель позволяет по единственному измерению с заданной точностью генерировать значения основных показателей работы медицинского учреждения в течении каждого отчетного периода и, таким образом, получать дополнительную статистику любого конечного объема но этим показателям. Полученные с помощью построенной модели данные можно использовать для изучения качества и динамики функционирования медицинского учреждения. А также для исследования влияния ошибочной информации на показатели эффективности функционирования сети медицинских учреждений субъекта. В работе на основании полученной дополнительной статистики предлагается решение задачи определения механизма оптимального распределения ресурсов между медицинскими учреждениями сети конкретного субъекта на примере Нижнего Новгорода.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача оптимального управления для линейных нестационарных систем с закрепленными концами траекторий. Предложен конструктивный алгоритм управления с учетом ограничений.
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована задача и разработаны методы нейросетевой идентификации нестационарных объектов с механизмами настройки параметров моделей описания случайных временник рядов (СВР) и вычислительных схем нейронной сети (НС). Разработан модифицированный алгоритм обучения НС на основе субоптимальных наборов параметров и радиально-базисной активационной функции. Предложены процедуры предварительной обработки СВР, включающие методы сегментации и фильтрации нестационарных составляющих. Методы обучения НС с упрощенными процедурами поиска глобального и локальных экстремумов функционала оптимизации, определения рациональных параметров моделей описания СВР, нелинейной фильтрации с задержкой но времени, адаптивной сегментации с выделением фрактальных характеристик, формирования групп классов, настройки вычислительных схем структурных компонентов радиально-базисной сети реализованы в системах мониторинга технологических процессов.
Бесплатно
Оптимизация одного класса управляемых нелинейных систем на конечном отрезке времени
Статья научная
Рассматривается задача оптимального управления нестационарными нелинейными системами с закрепленными концами траекторий. Получен алгоритм управления для одного класса нелинейных систем с ограничениями на управления на конечном отрезке времени.
Бесплатно
Статья научная
Предложена оптимизация параметров сильноточного электронного пучка для его транспортировки через нейтральный аргон при низких давлениях. Показано, что эффективная транспортировка пучка зависит от длительности его импульса и давления газа. Приведены результаты расчетов формирования плазменного канала и плотности тока пучка.
Бесплатно
Оптимизация программного кода на примере алгоритма для решения задачи коммивояжера
Статья научная
В статье рассматриваются методы оптимизации программного кода, реализующего алгоритм соединения циклов для решения задачи коммивояжера. Особое внимание уделено параллелизации вычислений с использованием технологий ОрепМР и MPI, а также оптимизации структуры данных и управления памятью для повышения эффективности алгоритма. Применение предложенных методов к задачам большой размерности продемонстрировало значительное сокращение времени выполнения и более эффективное использование вычислительных ресурсов. Предложенные подходы к оптимизации могут быть применены к широкому кругу задач комбинаторной оптимизации, где важны быстродействие и рациональное распределение ресурсов.
Бесплатно
Оптимизация размещения контрольных устройств на каналах в сетях мониторинга
Статья научная
При анализе или проектировании больших сетей мониторинга часто возникает проблема выбора контрольных устройств (b-узлов) для сбора информации. После некоторой предварительной обработки или напрямую b-узлы передают информацию центральному узлу (с-узлу) по надежным каналам. Одним из основных показателей качества таких сетей является размер территории, находящейся под надежным контролем, которую можно оценить с помощью MENC - математического ожидания количества узлов, связанных с одним специальным узлом. Гиперсети используются для представления сети. Задача вычисления MENC является NP-сложной задачей. Поэтому для оптимизации дорогостоящего размещения Ь-узлов был применен алгоритм имитации отжига.
Бесплатно
Статья научная
Описана технология создания трехмерных цифровых моделей месторождений нефти и газа и форми- рования на их основе проектных и технических решений. Представлены базовые программные сред- ства ведущих мировых вендеров, обеспечивающие указанную технологию, для оптимизации которой предлагаются дополнительные алгоритмические и программные средства.
Бесплатно
Оптимизация углового шага сканирования пространства
Статья научная
Разработана методика оценки углового шага оптимального сканирования пространства роботом при заданных параметрах движения. Выявлен критерий оптимальности сканирования пространства для ориентации робота. Оценены размеры "слепых" зон, возникающих при сканировании пространства и обусловленных движением робота. Установлены математические зависимости для расчета оптимального углового шага сканирования пространства.
Бесплатно
Статья научная
В статье сделан экскурс в историю разработки и эксплуатации территориальных автоматизированных систем управления (ТАСУ) в стране. Сделан вывод о том, что, несмотря на ряд недостатков, эксплуатация ТАСУ дала положительные результаты. Рассмотрены спроектированные и внедренные в эксплуатацию подсистемы АСУ Советского района г. Новосибирска. Приведены цели создания цод систем, задачи, решаемые с помощью автоматизации, и показатели, которые должны совершенствоваться в процессе эксплуатации подсистем. Дан перечень других разработок но информатизации, проведенных сотрудниками ВЦ СО РАН.
Бесплатно
Статья научная
Представлены основные принципы построения программного комплекса систем оповещения и документированной связи специального назначения.
Бесплатно
Организация интеллектуальной мультиагентной поисковой системы
Статья научная
Рассмотрен подход к организации мультиагентной поисковой системы для специализированного портала на основе бионического подхода к интеллектуальному анализу текстовых источников.
Бесплатно
