Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Оптимизация двухстадийного режима метаногенеза на основе принципа максимума Понтрягина
Статья научная
Введение. Статья посвящена решению задачи оптимального управления процессом получения биогаза при непрерывном режиме его переработки в двух метантенках. Цели работы: представить математическую модель данного процесса и разработать алгоритм выбора оптимального управления.Материалы и методы. Созданная математическая модель описывает получение биогаза из отходов животноводства при последовательной переработке субстрата в двух метантенках. Рассматриваются случаи одинаковых и различных температурных сред (мезофильной и термофильной). Для данной модели сформулирована задача оптимального управления в виде задачи Лагранжа. Ее управляющими параметрами являются скорости поступления субстрата в метантенки. Предложен алгоритм решения данной задачи, основанный на численной реализации принципа максимума Понтрягина. При оптимизации применялся гибридный генетический алгоритм с дополнительным поиском в окрестности лучшего решения методом сопряженных градиентов.Результаты исследования. Разработана новая математическая модель, описывающая процесс получения биогаза при последовательной переработке субстрата в двух метантенках...
Бесплатно
Статья научная
Введение. Безопасность судоходства и разработок подводных месторождений полезных ископаемых требуют точного обнаружения различных подводных объектов. В литературе рассматриваются вопросы отслеживания их перемещений и траектории движения. Предлагаются методы гидролокации, обеспечивающие высокую точность позиционирования подводных объектов. Отмечена высокая точность пеленга стереодатчиков с ультракороткой базой. Однако такое оборудование чувствительно к частоте дискретизации сигналов, что вызывает «шум дискретизации». В открытом доступе нет публикаций, посвященных решению этой проблемы. Представленное исследование призвано восполнить данный пробел. Цель работы - изучение возможности получения данных, уточняющих информацию о пеленге подводных объектов за счет использования фазовой информации отраженных зондирующих сигналов и дополнительной процедуры передискретизации исходных данных.Материалы и методы. Местоположение объекта определяли с помощью экспериментального комплекса для исследования гидроакустических датчиков, созданного В.А. Широковым и В.Н. Милич в Удмуртском федеральном исследовательском центре Уральского отделения Российской академии наук. Использовали стереодатчик с малой базой (30 мм) по сравнению с расстоянием до объекта (≈800-900 мм). Для обработки данных применяли методы цифровой фильтрации и математический аппарат корреляционного анализа отраженных гидроакустических сигналов, полученных фазовым методом.Результаты исследования. Представлены итоги сопоставления двух способов определения пеленга на объект: по разности времени прихода передних фронтов импульсов и по максимуму кросс-корреляционной функции (ККФ). Графически показано изменение пеленга при движении объекта. Использование переднего фронта сигнала обусловило небольшие выбросы значений вдоль всей кривой пеленга (менее 0,12 рад). При максимуме ККФ выбросы фиксировались лишь в некоторых областях, но были довольно значительными (около 0,17 рад). Показано, как выбрать точки, соответствующие более гладкой и валидной траектории объекта, и как работать с ошибочными точками. Представленный метод устранения ошибки можно реализовать программно. При квазигармоничном сигнале редкие измерения исходного сигнала интерполируются частыми вычисленными значениями. Благодаря такому виртуальному увеличению частоты дискретизации (передискретизации) можно фиксировать промежуточные показатели в оцифрованных исходных данных. Интерполяция значений сигнала кубическим сплайном позволила получить 20 точек на 1 период сигнала вместо 5 точек в исходном варианте. В этом случае более корректна траектория, сформированная с максимумом ККФ.Обсуждение и заключение. Задачу пеленгации можно решить с точностью, необходимой для практического применения. Учет фактора гладкости и непрерывности траектории движения объекта позволяет качественно корректировать выбор максимума кросс-корреляционной функции сигналов стереодатчика. Предложенные методы обладают большим потенциалом для разработки систем подводного видения.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы состоит в создании способа применения механизма динамически подключаемых библиотек при априорно неизвестном количестве и типе параметров экспортируемых функций подключаемых библиотек на примере информационной системы «Канал». Система «Канал» позволяет моделировать цифровые помехоустойчивые каналы связи и решать задачу согласования канала связи и алгебраического метода помехоустойчивой защиты этого канала. Главная особенность системы состоит в том, что использовать ее могут как исследователи, не обладающие навыками программирования, так и специалисты с квалификацией в области программирования вычислительных средств. Первые могут использовать существующий функционал системы, а вторые - дополнительно разрабатывать и подключать к системе собственные библиотеки, расширяющие возможности информационной системы. Описаны проблемы, возникающие при наращивании функционала этой информационной системы сторонними разработчиками методом динамически подключаемых библиотек. Основную сложность составляет априорная неопределенность в названиях, параметрах и типах параметров внешних функций подключаемых библиотек. Метод решения проблемы подключения библиотек сторонних разработчиков состоит в абстрагировании основной программы от данных, используемых подключаемыми модулями, унификации требований к внешним библиотекам, снабжении каждой библиотеки специальным файлом описания и создании для каждой библиотеки процедуры редактирования введенных параметров. Результатом работы является качественная работа системы «Канал» с внешними библиотеками, при соблюдении разработчиками этих библиотек ряда соглашений. Сделаны выводы о том, что полученное решение может быть использовано в других системах.
Бесплатно
Отказоустойчивый кластер хранилища данных для аналитических запросов в банковской сфере
Статья научная
Введение. Банковский сектор придает большое значение хранению данных, поскольку это критически важный аспект бизнес-операций. Объем данных в данной сфере неуклонно растет. С увеличением объемов данных, которые необходимо хранить, обрабатывать и анализировать, крайне важно выбрать подходящее решение для хранения данных и разработать необходимую архитектуру. Представленное исследование направлено на то, чтобы заполнить пробел в существующих знаниях СУБД, подходящих для банковского сектора, а также предложить способы для отказоустойчивого кластера хранения данных. Цель работы - анализ ключевых СУБД для аналитических запросов, определение приоритетов СУБД для банковского сектора и разработка отказоустойчивого кластера хранения данных. Для выполнения требований к производительности и масштабируемости предложено решение для хранения данных с отказоустойчивой архитектурой, отвечающее требованиям банковского сектора.Материалы и методы. Анализ предметной области позволил создать набор характеристик, которым должна соответствовать СУБД для аналитических запросов (OLAP), выполнить сравнение некоторых популярных OLAP СУБД и предложить отказоустойчивую кластерную конфигурацию, написанную на языке xml, поддерживаемую СУБД ClickHouse. Автоматизация выполнена с помощью Ansible Playbooks. Он интегрирован с системой управления версиями Gitlab и шаблонами Jinja. Таким образом достигается быстрое развертывание конфигурации на всех нодах кластера.Результаты исследования. Для баз данных OLAP были разработаны критерии, проведен сравнительный анализ нескольких популярных систем. В результате была предложена надежная кластерная конфигурация в банковской индустрии, которая удовлетворяет требованиям аналитических запросов. Для увеличения надежности и масштабируемости СУБД процесс развертывания был автоматизирован. Также приведены детальные схемы конфигурации кластера.Обсуждение и заключения. Составленные критерии для OLAP СУБД позволяют определить необходимость данного решения в организации. Сравнение популярных СУБД может быть использовано организациями для минимизации затрат при выборе решения. Предлагаемая конфигурация кластера хранилища данных для аналитических запросов в банковской сфере позволит повысить надежность СУБД и удовлетворить требования к последующей масштабируемости. Автоматизация развертывания кластера путем механизма шаблонизации конфигурационных файлов в Ansible Playbooks позволяет настроить готовый кластер на новых серверах за минуты.
Бесплатно
Параллельное построение двоичного дерева на основе сортировки
Статья научная
Введение. Разработаны алгоритмы параллельного построения двоичного дерева. Алгоритмы выполнены на основе сортировки и описаны в конструктивной форме. Для множества из N элементов временная сложность имеет оценки T(R) = O(1) и T(R) = O(log2 N), где число процессоров R = (N2-N)/2. Дерево строится со свойством единственности. Алгоритмы инвариантны относительно вида входной последовательности. Целью работы являлась разработка и исследование способов ускорения процесса организации и преобразований древовидных структур данных на основе алгоритмов устойчивой максимально параллельной сортировки для их применения к базовым операциям информационного поиска в базах данных.Материалы и методы. Взаимно однозначное соответствие множества входных элементов и построенного для него двоичного дерева устанавливается при помощи устойчивой адресной сортировки. Сортировка обладает максимальным параллелизмом, в операторной форме устанавливает взаимно однозначное соответствие входных и выходных индексов...
Бесплатно
Перспективы технологии интернета вещей
Статья научная
Введение. Технология интернета вещей является одной из многообещающих инновационных технологий. С каждым годом все большее количество людей вовлекается в использование умных вещей. При этом относительно небольшое число работ посвящено исследованию социального значения технологии и опыта взаимодействия людей с этой технологией. Важно изучить особенности и перспективы технологии, проанализировать отношение и готовность людей ее применять. Материалы и методы. Проведен интернет-опрос, особое внимание в котором было уделено месту интернета вещей в жизни современного человека, его отношению к концепции устройств. Полученные данные обработаны и систематизированы. Результаты исследования. Анализ результатов опроса позволил сделать выводы относительно готовности молодых людей применять эту технологию. В ходе проведенного исследования раскрыто содержание понятия интернета вещей, описаны необходимые условия для существования и функционирования технологии, обобщены преимущества технологии интернета вещей, выделены взаимодействующие с этой технологией информационные технологии, перечислены задачи, которые требуют решения для успешного и эффективного внедрения IoT в российскую действительность. Обсуждение и заключения. Интернет вещей является технологией, которая при последовательном и системном решении ряда задач может стать значимым фактором развития как отдельных сфер жизни и деятельности, так и страны в целом. При этом важно изучать и учитывать социальное влияние распространения технологии. Это позволит увеличить доверие к IoT и устранить отрицательные воздействия. Как показывает опрос, молодежь стремится больше использовать умные вещи. Необходимо расширять круг умных вещей, увереннее вводить в образовательные программы основы практического применения технологии интернета вещей, широко обсуждать в средствах массовой информации проблемы, пути их решения и пилотные проекты, связанные с этой технологией. Благодаря этому можно подготовить не только практически заинтересованных в IoT людей, но и квалифицированные кадры, способные решать задачи по-новому.
Бесплатно
Повышение эффективности работы генетического алгоритма в процессе решения задачи покрытия множеств
Статья научная
Введение. Практические задачи (размещение пунктов обслуживания, создание микросхем, составление расписаний и пр.) зачастую требуют точного или приближенного к точному решения при большой размерности. Достижение приемлемого результата в данном случае требует решения задачи покрытия множеств - фундаментальной для комбинаторики и теории множеств. Точное решение можно получить с помощью переборных методов, однако в этом случае при повышении размерности задачи во много раз возрастает время работы точного алгоритма. По этой причине следует увеличивать точность приближенных методов: они дают решение, лишь приближенное к точному, однако затрачивают на поиск ответа намного меньше времени при большой размерности. Материалы и методы. Описывается один из способов решения задачи покрытия - генетический алгоритм. Авторы используют модификацию модели Голдберга и пытаются повысить ее эффективность с помощью различных видов оператора мутации и скрещивания. Речь идет о генной мутации, двухточечной мутации, мутации добавления и удаления, мутации вставки и удаления, сальтации, мутациях на основе инверсии...
Бесплатно
Статья научная
Введение. При администрировании сложных многопараметрических систем управленческие решения часто принимаются в условиях неопределенности. Остро стоит проблема снижения вероятности нежелательных событий и уменьшения возможного ущерба. Эффективность прогнозирования ущерба для сложных систем напрямую зависит от качества методов обработки, систематизации и количества входных данных. Необходимо совершенствовать методы оценки и прогнозирования ущербов и разрабатывать новые подходы и критерии статистического прогнозирования ущерба и оценки надежности системы. Решение таких задач осложняется большим числом показателей, неопределенностью данных, короткими рядами наблюдений, неполнотой исходной информации, недостаточно развитым научно-методическим аппаратом. Существующие методы прогнозирования ущерба в системах потенциально опасных объектов не учитывают причины происшествий, случившихся из-за неблагоприятных стечений обстоятельств. Как следствие, управленческие решения принимаются на основании недостоверных результатов прогнозирования. В связи с этим актуальной научной задачей представляется разработка методов и методик для формирования целесообразных управленческих решений, свободных от указанного недостатка.Основная цель работы - рассмотрение частной задачи для прогнозирования ущерба из-за неблагоприятного стечения обстоятельств, связанного с неразличимостью исходных данных. Задачи: рассмотреть такой вид неопределенности, который включает в себя неразличимости истинного состояния системы и реального значения ее количественной характеристики; сформулировать задачу комбинаторики для случая, когда составной весьма опасный признак определяется совместным проявлением двух и более простых признаков.Материалы и методы. В условиях множественной неразличимости в качестве исходных данных использованы: множество неразличимых исходов с достоверной информацией о факте реализации события и неопределенностью отнесения события к некоторому типу; семейство множеств, имеющих одинаковое число элементов. Учтены Декартово произведение семейств соответствующих множеств и фактическое значение группы составного потенциально опасного фактора с составным весьма опасным признаком. Представлена результирующая моноэлементная группа неразличимости, которая является также возможным событием, полученным в результате пересечения двух необходимых событий.Результаты исследования. Установлено, что задача прогнозирования ущерба из-за неблагоприятного стечения обстоятельств соответствует задаче комбинаторного типа, состоящей в перечислении всех множеств-аргументов. Полученный диапазон, представляющий собой элементную группу неразличимости, характеризует меньшее и большее возможное значение численности группы потенциально опасного фактора с составным весьма опасным признаком. Показано, что сформулированные комбинаторные задачи без существенных изменений применимы к задачам в обобщенном виде, когда составные весьма опасные признаки определяются с применением не только операции пересечения, но также объединения и разности, а исходными не обязательно будут группы объектов с простыми признаками.Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при построении сложных систем мониторинга, моделирования и прогнозирования многопараметрических объектов и динамических систем.
Бесплатно
Полиномиально вычислимые -спецификации иерархизированных моделей реагирующих систем
Статья научная
Введение. Пакеты верификации проектируют и анализируют корректность параллельных и распределенных систем в рамках различных классов темпоральных логик линейного и ветвящегося времени. В статье рассматривается полиномиально реализуемый класс ∆0T-формул, интерпретируемый на многосортных моделях с иерархическими надстройками. Структура надстройки описывается произвольной контекстно-свободной (КС) грамматикой. Предикаты и функции сигнатуры модели интерпретируются на исходном КС-списке, достраиваемом в процессе интерпретации.Материалы и методы. Для теорий из ∆0T-квазитождеств, обладающих свойствами нётеровости и конфлюент-ности, строится константная модель. Рассматриваются формулы многосортного языка исчисления предикатов (ИП) 1-го порядка с переменными сорта «список», интерпретируемые на моделях с иерархизированной надстройкой. Теория интерпретируется на деревьях вывода грамматики, описывающих поведение специфицируемой системы. Правила КС-грамматики иерархизируют пространство действий моделируемой системы. Отмечено, что для моделирования систем реального времени недостаточно выразительных возможностей Д0 T-формул. Поэтому для спецификации используются выражения с неограниченным квантором всеобщности V, известные как ПТ-формулы.Результаты исследования. В качестве примера приводится логическая спецификация автоматизированного комплекса, который состоит из манипулятора, обрабатывающего детали. Положение позиций фиксируется датчиками. Описывается цикл работы манипулятора. Спецификация его функционирования состоит в иерархиза-ции действий правилами КС-грамматики и их описании формулами ИП 1-го порядка с учетом значений времени.Обсуждение и заключения. В статье показано, что класс рассмотренных формул можно использовать для моделирования систем реального времени. Приводится пример логической спецификации управляющего устройства поведением манипулятора.
Бесплатно
Построение математических моделей для прогнозирования показателей качества кокса М25 и М10
Статья научная
Введение. Разработаны математические модели для прогнозирования показателей качества кокса М25 и М10. Расчеты выполнены индивидуально для каждой из коксовых батарей коксохимического производства (КХП) Магнито горского металлургического комбината (ММК). В основе моделирования - параметры шихты: сумма отощающих компонентов ОК, %; отражательная способность витринита R 0, %. Такие модели необходимы при управлении качеством продукции и оптимизации, направленной на снижение производственных затрат. Цель исследования - построение адекватных математических моделей для прогнозирования показателей качества кокса М25 и М10 в условиях КХП ММК. Таким образом, предполагается, что ММК получит собственные модели, не уступающие по точности прогнозирования аналогам, используемым другими коксохимическими предприятиями России. Материалы и методы. В качестве универсального аппроксиматора для построения математических моделей использовались нейронные сети. При выборе их архитектуры исходили из минимального количества нейронов и слоев сети. Кроме того, учитывалась минимизация ошибки прогнозирования на новой выборке, которая не использовалась при обучении и тестировании. Результаты исследования. Разработка основана на петрографических параметрах шихты: суммы отощающих компонентов OK (по ГОСТ 12112); показатель отражения витринита в шихте R 0 (ГОСТ 12113). С помощью искусственных нейронных сетей построены одномерные математические модели для прогнозирования показателей качества кокса на дробимость М25 и истираемость М10 (ГОСТ 5953). Созданные модели представлены в графическом виде. Оценены их прогнозирующие способности. Обсуждение и заключения. В моделях, разработанных в рамках данного исследования, использованы только петрографические параметры шихты. Не учитывались совокупные данные по техническому и пластометрическому анализам. Этим подход, представленный в данной статье, отличается от моделей, реализованных для других КХП, - например, на Нижнетагильском металлургическом комбинате (НТМК), Новокузнецком металлургическом комбинате (НКМК), Западно-Сибирском металлургическом комбинат (ЗСМК). Несмотря на это, доказана адекватность полученных зависимостей. Предполагается использовать их для оптимизации петрографических параметров шихты по различным критериям оптимальности показателей качества кокса.
Бесплатно
Построение математических моделей для прогнозирования показателей качества кокса М25 и М10
Статья научная
Разработаны математические модели для прогнозирования показателей качества кокса М25 и М10. Расчеты выполнены индивидуально для каждой из коксовых батарей коксохимического производства (КХП) Магнитогорского металлургического комбината (ММК). В основе моделирования — параметры шихты: сумма отощающих компонентов ОК, %; отражательная способность витринита R0, %. Такие модели необходимы при управлении качеством продукции и оптимизации, направленной на снижение производственных затрат. Цель исследования — по-строение адекватных математических моделей для прогнозирования показателей качества кокса М25 и М10 в условиях КХП ММК. Таким образом, предполагается, что ММК получит собственные модели, не уступающие по точности прогнозирования аналогам, используемым другими коксохимическими предприятиями России.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Зарождающиеся усталостные повреждения в металлических пролетных строениях мостов создают определенные угрозы безопасности эксплуатации. Для их своевременного выявления и диагностики используются различные методы неразрушающего контроля. Современным и популярным решением на данный момент является метод инфракрасной (ИК) термографии. В силу особенности работы ИК-камер для получения точного результата требуется дополнительная обработка записей, полученных с этих камер. Цель данной работы - представить метод обработки термофильмов и показать возможности его применения в реальных условиях.Материалы и методы. Приводится описание способа обработки термографических фильмов, позволяющего выявить температурные аномалии, используя только информацию с камеры. Приведены результаты его применения на элементах действующих металлических пролетных строений мостов.Результаты исследования. Показано, что для существующих дефектов имеются температурные аномалии. Это означает, что дефекты продолжают развиваться, что подтвердилось последующими наблюдениями за их состоянием. Кроме этого был выявлен случай температурной аномалии в бездефектной внешней области. Это может быть признаком зарождающегося дефекта, который не мог быть продиагностирован другими методами. Если наличие этого дефекта будет подтверждено при повторных обследованиях, то представится возможность диагностирования скрытых дефектов, которые еще не вышли на поверхность, и/или обнаружения потенциально разрушающихся мест.Обсуждение и заключения. Показана эффективность ИК-термографии как метода бесконтактного неразрушающего контроля, а также его работоспособность на реальных объектах, находящихся под случайной нагрузкой.
Бесплатно
Применение генетического алгоритма для решения задачи покрытия множеств
Статья научная
Рассматриваются взвешенная и невзвешенная задачи нахождения минимального покрытия множеств, а также ее применимость для решения важнейших оптимизационных практических задач, таких как размещение пунктов обслуживания, назначение экипажей на транспорте, проектирование интегральных схем и конвейерных линий. Цель статьи - описание методов повышения эффективности решения данной задачи. Сформулирован принцип работы генетического алгоритма и возможность использования его модификации в качестве метода решения задачи покрытия множеств. Рассматривается жадная стратегия Хватала для решения задачи покрытия. Для решения задач небольшого размера разработан алгоритм полного перебора в качестве точного алгоритма. Описан модифицированный генетический алгоритм, разработанный Нгуеном М. Х. Создано программное средство для сравнения производительности этих алгоритмов. Сделаны выводы о том, что решение задачи покрытия множеств разработанной модификацией генетического алгоритма более эффективно, чем генетическим алгоритмом Нгуена М. Х. и жадной стратегией, причем в задачах небольшого размера полученные результаты отличаются небольшой погрешностью.
Бесплатно
Статья научная
Использование инструментов интеллектуального анализа данных и машинного обучения становится все более распространенным явлением. Их полезность особенно заметна в случае больших наборов данных, когда информация, которую необходимо найти, или новые взаимосвязи извлекаются из информационного шума. Развитие этих инструментов означает, что исследуются наборы данных с гораздо меньшим количеством записей, обычно связанных с конкретными явлениями. Такая специфика чаще всего приводит к невозможности увеличения количества случаев, а это может облегчить поиск зависимостей в изучаемых явлениях. В статье рассмотрены особенности применения выбранных инструментов к небольшим наборам данных. Предприняты попытки представить методы подготовки данных, методы расчета производительности инструментов с учетом специфики баз данных с небольшим количеством записей. Предложены избранные автором методики, которые помогли выйти из тупика в расчетах, т. е. получить результаты, намного хуже ожидаемых. Необходимость применения методов повышения точности прогнозов и точности классификации была вызвана небольшим количеством анализируемых данных. Эта статья не является обзором популярных методов машинного обучения и интеллектуального анализа данных, тем не менее собранный и представленный материал поможет читателю сократить путь к получению удовлетворительных результатов при применении описанных вычислительных методов.
Бесплатно
Применение раскрашенных временных сетей Петри для моделирования цементного производства
Статья научная
Целью работы является создание модели сложного распределенного объекта - цементного производства на основе раскрашенных временных сетей Петри, ее анализ и оценка с точки зрения эффективности и достоверности. В работе рассмотрены различные виды сетей Петри, способы их задания и динамика работы. Для раскрашенных временных сетей Петри сформулирован алгоритм функционирования в матричной форме. На основе раскрашенных временных сетей построена математическая модель, позволяющая спрогнозировать объем цементного производства за определенный период. Модель реализована на языке программирования C++. Проведено сравнение результатов моделирования с фактическими данными. Установлено, что реализованная модель с достаточной точностью предсказывает объем выпуска продукции цементного производства. Разработанные методы работоспособны и применимы в моделировании производственных процессов в составе автоматизированной системы управления технологическими показателями.
Бесплатно
Применение численных фундаментальных решений в методе точечных источников поля
Статья научная
Целью работы является получение интегрального уравнения, с помощью которого, используя известное фундаментальное решение другого уравнения, возможно численным методом найти фундаментальное решение линейного уравнения эллиптического типа. Вводится понятие численного фундаментального решения (ЧФР). Полученные таким образом численные фундаментальные решения (ЧФР) могут быть использованы при решении краевых задач для уравнений эллиптического типа различной размерности с помощью метода точечных источников поля (МТИ). Результатом работы является создание эффективного численного метода решения краевых задач с использованием ЧФР. Это позволяет расширить круг решаемых с помощью МТИ задач. Таким образом, МТИ выступает в качестве универсального численного метода при решении краевых задач для линейных уравнений эллиптического типа. Особенно эффективно применение предложенного способа при решении трехмерных задач Дирихле для уравнений со сферически симметричными фундаментальными решениями. В качестве тестовой задачи предложенным способом решено уравнение Шредингера для одномерного квантового осциллятора. Показано, что, используя фундаментальные решения уравнения Шредингера, полученные численно, удается найти собственные значения и собственные функции квантового осциллятора. Найденные собственные функции осциллятора соответствуют известным аналитическим решениям квантовой задачи. В качестве другого тестового примера решается двумерная краевая задача для уравнения Гельмгольца. В этом случае предварительно находится численное фундаментальное решение для уравнения Гельмгольца. Вычислены зависимости погрешности численного решения от числа узлов в области решения задачи. На основании полученных результатов делается вывод о перспективности предложенного численного метода.
Бесплатно
Пример оценки близости управлений, синтезированных на основе принципа максимума и метода АКАР
Статья научная
Введение. Рассмотрен частный случай синтеза одной и той же электромеханической системы управления методом максимума Понтрягина и методом синергетического синтеза. В качестве задачи была определена задача синтеза оптимальной по быстродействию электромеханической системы позиционирования, при этом момент сопротивления движению линейно зависел от выходной координаты системы. Этот подход к выбору задачи синтеза был обусловлен тем, что синтез оптимальных по быстродействию систем является одной из самых широко распространенных задач, которая решается при повышении эффективности действующих систем управления.Материалы и методы. Синтез оптимальной по быстродействию линейной системы управления на основе принципа максимума — широко распространенная задача в современной теории управления. Однако процедура синергетического синтеза такой формализации не имеет. Исходя из этого, в статье предложен подход, сближающий эти два метода, который, по мнению авторов, позволит повысить эффективность метода синергетического синтеза, добавив в него некоторые особенности методологии синтеза оптимальных систем...
Бесплатно
Статья научная
Введение. При математическом конечноэлементном моделировании используется усредненное значение механических характеристик материала деформируемых твердых тел. В авиа-, машиностроении, строительстве, медицине и других областях все шире применяются полимерные композитные материалы и материалы природного происхождения. В последнем случае реальное изменение механических характеристик значительно отличается от усредненного, следовательно, при использовании усредненных параметров для построения и анализа конечноэлементных моделей результаты могут существенно искажаться. В данной статье описано создание математических методов исследования изменения механических характеристик материала неоднородных деформируемых твердых тел. Полученные таким образом результаты применены для построения конечноэлементных моделей и анализа их напряженно-деформированного состояния.Материалы и методы. В качестве неоднородных деформируемых твердых тел рассмотрены материалы природного происхождения и композиты...
Бесплатно
Проблема обеспечения производительности доверенных систем управления с глубинным обучением
Статья научная
Введение. Рассмотрены значение машинного обучения в условиях цифровой трансформации промышленности, методы реализации глубинного обучения для обеспечения производительности доверительных систем управления. Определена необходимость использования для глубинного машинного обучения сверточных искусственных нейронных сетей. Кратко рассмотрены различные технологии и архитектуры реализации искусственных нейронных сетей, проведен сравнительный анализ их производительности. Целью работы является исследование необходимости разработки новых подходов к архитектуре вычислительных машин для решения задач глубинного машинного обучения при реализации доверительной системы управления.Материалы и методы. В условиях цифровой трансформации использование искусственного интеллекта выходит на новый уровень. В основе технической реализации искусственных нейронных систем с глубинным машинным обучением лежит использование одной из трех базовых технологий: высокопроизводительных вычислений (HPC) с параллельной обработкой данных, нейроморфных вычислений (NC) и квантовых вычислений (QC).Результаты исследования. Проведен анализ моделей реализации глубинного машинного обучения, базовых технологий и архитектуры вычислительных машин, а также требований по обеспечению доверия к системам управления, использующих глубинное машинное обучение. Выявлена проблема дефицита вычислительных мощностей для решения таких задач. Ни одна из существующих технологий не позволяет решать полный комплекс задач обучения и импеданса. Современный уровень технологий не обеспечивает информационной безопасности и надежности работы нейронных сетей. Практическая реализация доверенных систем управления с глубинным машинным обучением на базе имеющихся технологий для существенной части задач не обеспечивает достаточной производительности.Обсуждение и заключения. Проведенное исследование позволило выявить проблему дефицита вычислительных мощностей для решения задач глубинного машинного обучения. На основе анализа требований к доверенным системам управления определены объективные сложности их реализации на базе существующих технологий и установлена необходимость разработки новых подходов к архитектуре вычислительных машин.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Благодаря модулю прогнозирования траекторий движения динамических объектов беспилотный автомобиль способен безопасно двигаться по дорогам общего пользования. Однако все современные методы прогнозирования оценивают производительность только в городских условиях и не рассматривают свою применимость к домену проселочных дорог. Цель данного исследования заключается в анализе адаптивности существующих методов прогнозирования и разработке подхода, который будет демонстрировать лучшую производительность при работе в новых условиях.Материалы и методы. В качестве решения предлагается использовать нейронную сеть, включающую в себя следующие подмодули: графовый кодировщик сцены, мультимодальный декодировщик траекторий, модуль фильтрации траекторий. Также предлагается применить адаптированную функцию потерь, которая штрафует сеть за генерацию траекторий, выходящих за границы дорожного полотна. Данные элементы задействуют распространённые практики решения задачи прогнозирования, а также адаптируют её для домена проселочных дорог.Результаты исследования. Проанализированы основные отличия и условия работы модуля прогнозирования в условиях проселочных дорог. Выполнена симуляция нового домена путем модификации существующих наборов данных. Проведено сравнение популярных методов прогнозирования и оценена их применимость к новым условиям. Представлен новый, более адаптивный к новому домену, подход.Обсуждение и заключение. Проведенное сравнение с другими популярными методами показывает, что предложенное авторами решение обеспечивает более точные результаты прогнозирования. Также были выявлены недостатки предложенного подхода и описаны возможные пути их устранения.
Бесплатно
