Вестник Бурятского государственного университета. Математика, информатика @vestnik-bsu-maths
Статьи журнала - Вестник Бурятского государственного университета. Математика, информатика
Все статьи: 417
Статья научная
В работе обсуждается методика автоматизированной обработки информации, в основе которой лежит регулярная модель языка и языковой процессор как основной элемент реализации трансляции. Идеи, положенные в основу данной методики, связаны с возможностью использования регулярных выражений в правых частях правил грамматики и определяют способ их представления в виде ориентированных графов. Первая часть работы посвящена описанию принципиальной схемы автоматизированной обработки информации с использованием языка программирования высокого уровня. Рассмотрена схема процесса компиляции и порядок разработки проекта реализации языка. Кратко изложено проектирование генерирующей части компилятора. Вторая часть работы посвящена разработке анализатора. Сформулированы ограничения на грамматику, представленную в форме системы ориентированных графов (синтаксической граф-схемы), гарантирующие существование детерминированного магазинного анализатора, который далее рассматривается как управляющий механизм для инициирования действий, составляющих процесс трансляции. Специфику методики составляет алгоритм регуляризации грамматики, основанный на эквивалентных преобразованиях грамматики входного языка. Регуляризация исходной грамматики является частью полного цикла реализации языка, состоящего из цикла пользователя, и полуавтоматического цикла разработчика.
Бесплатно
Статья научная
Вторая часть статьи посвящена разработке анализатора языка, определяемого трансляционными грамматиками в регулярной форме. Впервые описываемая методика была применена в 1970-х гг. в компиляторе для Алгола 68. Сформулированы ограничения на грамматику, представленную в форме системы ориентированных графов (типа расширенных диаграмм Вирта), гарантирующие существование языкового процессора, подобного детерминированному магазинному преобразователю, который далее рассматривается как управляющий механизм, сканирующий входную цепочку слева направо, фиксируя последовательность состояний для инициирования действий, составляющих процесс трансляции. Специфику методики составляет алгоритм регуляризации грамматики, основанный на эквивалентных преобразованиях синтаксического графа грамматики: устранении рекурсий и вставке итераций. Регуляризация исходной грамматики является частью полного цикла реализации языка, состоящего из цикла пользователя, и полуавтоматического цикла разработчика.
Бесплатно
Методика моделирования и расчета свойств неравновесных фаз молекулярных систем
Статья научная
Рассмотрены принципы модернизации метода молекулярной динамики для возможности моделирования неравновесных фаз молекулярных систем. Приведены результаты апробации данной методики в компьютерном эксперименте.
Бесплатно
Методика ускорения классического метода Уорда для кластеризации пикселей изображения
Статья научная
Сегментация относится к стадии предварительной обработки изображений. От ее результатов зависит дальнейшее выделение объектов, распознавание признаков, анализа сцен и прогнозирования ситуаций. К современным алгоритмам сегментации предъявляют требования: отказ от использования априорной информации, наличие функционала качества для оценки результата, варьируемое число сегментов в разбиении исходного изображения, линейная вычислительная сложность и адекватность результатов сегментации. Среди методов кластерного анализа, удовлетворяющих большинству из приведенных требований, подходящим является метод Уорда. Однако его высокая вычислительная сложность препятствует его прямому применению. Цель исследования заключается в поиске способа преодоления чрезмерно высокой вычислительной сложности классического метода Уорда. Методы: сопоставляются классические методы кластерного анализа, удовлетворяющие актуальным требованиям к современным алгоритмам сегментации изображений. Обосновывается выбор классического метода Уорда. Приводятся его достоинства и недостатки. Описывается применение идеи обратимых операций в обработке изображений. Результаты: приводится ряд отдельных модификаций вычислительного процесса метода Уорда. Предлагается типовая блок-схема последовательности алгоритмов, позволяющая обойти проблему вычислительной сложности, характерную для метода Уорда. Приводятся экспериментальные результаты по улучшению качества традиционной сегментации. Практическая значимость: предлагаемая схема позволяет обойти проблему вьиислительной сложности за счет разделения процесса обработки на три последовательных этапы. Схема пригодна к улучшению качества любой традиционной сегментации.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются показатели кинематической точности мехатронных манипуляторов по кинематическим параметрам (моделям). Кинематическая точность характеризуется величиной погрешности позиционирования рабочего элемента манипулятора от заданной целевой точки. Анализ точности проводится на основе разных подходов - вероятностном и детерминированном с использованием методов квадратичного программирования. Для более наглядного представления и возможности понять внутреннюю логику экстремального изменения точности в рабочем пространстве мехатронного манипулятора введено понятие главных линий точности.
Бесплатно
Методы неподвижных точек в одном классе дискретно-непрерывных задач оптимизации управляемых систем
Статья научная
В рассматриваемом классе дискретно-непрерывных управляемых систем конструируются формулы приращения целевой функции стандартного вида с остаточными членами разложений и нестандартные формулы, не содержащие остаточных членов разложений. На основе полученных формул строятся условия нелокального улучшения и оптимальности управления в форме задач о неподвижной точке в пространстве управлений. Такое представление условий дает возможность применить и модифицировать известную теорию и методы неподвижных точек для построения итерационных алгоритмов поиска экстремальных управлений и построения релаксационных последовательностей управлений в рассматриваемых дискретно-непрерывных задачах оптимального управления. Предлагаемые итерационные алгоритмы обладают свойством нелокальности последовательных приближений управления и отсутствием процедуры параметрического поиска улучшающего приближения на каждой итерации, характерной для методов градиентного типа.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается новый подход к оптимизации управляющих функций и параметров нелинейных систем, основывающийся на решении специальных задач о неподвижной точке проекционных операторов в пространстве управлений. Задачи о неподвижной точке дают возможность строить улучшающие и экстремальные управления, получать новые условия оптимальности управления в классе оптимизационных задач.
Бесплатно
Методы неподвижных точек принципа максимума
Статья научная
Необходимые условия оптимальности в задачах оптимального управления в форме принципа максимума представляются как специальные задачи о неподвижных точках конструируемых операторов управления. На основе предлагаемого подхода рассматриваются методы поиска управлений, удовлетворяющих принципу максимума.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новый подход к поиску оптимальных параметров динамических систем с ограничениями типа равенства на основе построения и решения специальных задач о неподвижной точке определяемых операторов на допустимом множестве параметров.
Бесплатно
Методы поиска особых экстремальных управлений в линейных по управлению системах
Статья научная
В классе линейных по управлению задач оптимального управления предлагаются новые формы принципа максимума в виде задач о неподвижной точке операторов управления. На основе новых форм принципа максимума даются новые определения особых экстремальных управлений и показывается их эквивалентность известному понятию особого экстремального управления. Предлагаемые новые формы принципа максимума позволяют конструировать новые итерационные методы поиска особых экстремальных управлений с однозначно определяемыми приближениями особых значений управления. Доказываются теоремы о сходимости итерационных процессов предлагаемых методов.
Бесплатно
Методы улучшения управляемых процессов
Статья научная
В статье дан краткий обзор приближенных методов оптимального управления и идей, лежащих в их основе. Изложение ведется в терминах постановок задач оптимизации и улучшения управления в стандартной форме для непрерывных управляемых систем. Рассмотрены методы первого и второго порядков, а также методы глобального улучшения.
Бесплатно
Минимаксная задача параметрической оптимизации линейной системы с начальным возмущением
Статья научная
Рассматривается линейная система с управляющими параметрами в правой части и неопределенным начальным возмущением. Целевая функция формулируется как положительная линейная комбинация квадратичных слагаемых на множестве фазовых траекторий. Ставится минимаксная задача в соответствии с принципом гарантированного результата. Проведена регуляризация задачи: получены явные условия на параметры линейной комбинации, которые обеспечивают целевой функции вогнуто-выпуклую структуру. Это свойство открывает возможность эффективного численного решения минимаксной задачи.
Бесплатно
Минимизация вырожденного квадратичного функционала на траекториях квазилинейной системы
Статья научная
В работе рассматривается задача минимизации вырожденного квадратичного функционала на траекториях квазилинейной управляемой системы. Особенность задачи состоит в том, что решение задачи существует в пространстве обобщенных функций. Для исходной задачи строится вспомогательная задача. Её решение существует в пространстве абсолютно непрерывных функций. Для ее решения применяются методы разложения по параметру и принцип максимума Л. С. Понтрягина. В результате конечного числа итераций строится субоптимальное управление для вспомогательной задачи. С помощью этого управления конструируется субоптимальное управление для исходной задачи. Это управление имеет импульсные составляющие, сосредоточенные в начальный и конечный моменты. Между этими моментами управление является непрерывной функцией. Построенное управление является программным. С его помощью можно построить позиционное управление, которое в случае воздействия возмущений на систему будет по- рождать импульсно-скользящий режим.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается задача минимизации дозы облучения персонала при демонтаже отработавших блоков атомных электростанций. В отличие от предыдущих публикаций здесь на очередность выполнения работ накладываются условия предшествования, задающие ограничения на очередность выполнения некоторых пар работ, причем пары, задающие ограничения, могут пересекаться друг с другом.
Бесплатно
Минимизация трансляционной КСР-грамматики и состояний синтаксического анализатора КСР-языка
Статья научная
В статье представлены алгоритмы, выполняющие минимизацию регулярных выражений в правилах трансляционной грамматики и состояний таблиц анализатора языка как заключительный этап метода регуляризации КСР-грамматик, который реализован в инструментальной системе SynGT (Syntax Graph Transformation).
Бесплатно
Многошаговые методы для численного решения интегро-алгебраических уравнений индекса два
Статья научная
Многие процессы, протекающие в различных экобиологических и физических системах, описываются взаимосвязанными интегральными уравнениями Вольтерра I и II рода. Их можно записать в виде системы с тождественно вырожденной матрицей перед главной частью - интегро-алгебраического уравнения. В статье исследован класс линейных интегро-алгебраических уравнений, для которого в терминах матричных полиномов сформулированы доста -точные условия существования единственного непрерывного решения. Отмечено принципиальное отличие рассматриваемых задач от интегральных уравнений Вольтерра I и II рода. Работ по качественной теории интегро-алгебраических уравнений мало, а численные методы практически не развиты. Так как многие методы, разработанные для численного решения интегральных уравнений Вольтерра, либо принципиально не применимы, либо приводят к расходящимся процессам. Для выделенного класса задач разработаны одно- и двухшаговые методы, основанные на модификации методов типа Адамса. В качестве подтверждения эффективности алгоритмов приведены результаты численных экспериментов.
Бесплатно
Модели и задачи оптимального управления иммунным процессом
Статья научная
В работе рассматривается описание в математических терминах группы задач, которые могут возникать при необходимости управлять иммунным ответом организма во время инфекции. В качестве отправной точки берутся основополагающие модели иммунного процесса, созданные коллективом учёных под началом академика Г. И. Марчука. На основе известных результатов, полученных при качественном и численном исследовании таких моделей, строятся постановки задач управления иммунным процессом. Далее выделяются классы содержательных задач, связанных с отысканием допустимого и оптимального управления. Эти задачи трактуются как задачи лечения. Отдельно рассматриваются характерные признаки задач управления и предлагается их разбиение на группы по содержательным особенностям и по виду ограничений. В заключение приводятся примеры содержательных задач управления иммунным процессом.
Бесплатно
Статья научная
В статье проанализирована изменчивость трудозатрат на производство аграрной продукции и предложены нелинейные модели их описания с учетом верхних и нижних оценок. В качестве функций использованы экспонента и гипербола, характеризующие тенденцию убывания затрат труда. Методика описания трудозатрат на основные виды сельскохозяйственной продукции в виде нелинейных трендов позволяет применять для оптимизации трудовых ресурсов задачи параметрического программирования. Предложенные модели минимизации затрат труда на производство сельскохозяйственной продукции реализованы для среднего по размеру предприятия Иркутской области. Результаты моделирования на основе прогностических данных показывают возможности повышения эффективности использования трудовых ресурсов. Сокращение трудозатрат на производство основной продукции для предприятий подобного типа составляет не менее 5%.
Бесплатно
Статья научная
С помощью метода электромагнитного импеданса и аппроксимации Ингебригтсена получено дисперсионное уравнение для описания поверхностных волн рэлеевского типа в системе пьезоэлектрическая подложка - жидкий слой. Рассмотрена модель взаимодействия поверхностных акустических волн с электронной подсистемой жидкости в слое. В исследуемой слоистой системе проанализировано влияние изменения условий распространения поверхностных волн, имеющих механическую и электрическую природу, на их параметры. В рамках импедансного подхода рассмотрены особенности акустоэлектрического взаимодействия при распространении поверхностных акустических волн вдоль границы пьезоэлектрического полупространства и полупространства, включающего жидкий слой и вакуум (газ). Показано, что амплитуда и скорость поверхностных волн изменяются вследствие взаимодействия электрических полей, сопровождающих упругие возмущения в пьезоэлектрике, с жидкостью в слое, т. е. в результате акустоэлектрического взаимодействия.
Бесплатно
Моделирование водоохранных мероприятий в бассейне реки
Статья научная
Рассматривается оптимизация природоохранной деятельности в водосборном бассейне реки с использованием двухуровневой модели сетевой структуры и общих достаточных условий оптимальности как обобщения соответствующих условий для дискретно-непрерывных динамических систем.
Бесплатно
