Математическое моделирование. Рубрика в журнале - Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели, анализ и управление
Об одной предельной квазистационарной задаче электрохимической обработки металлов
Статья научная
В работе представлено решение предельной квазистационарной задачи электрохимической обработки металлов, связанной с определением формы поверхности детали при ее обработке двугранным симметричным электродом‑инструментом. Полученные результаты позволяют определить геометрические характеристики обрабатываемой поверхности в различные моменты времени и представлены в виде таблиц и графиков.
Бесплатно
Статья научная
Разработана аналитическая модель пространственного распределения ширины спектра радиальных скоростей частиц метеообразования при его наблюдении метеорологическим радиолокатором под малыми углами места. Проанализировано несколько характерных вариантов структуры ветра. Представлены способы обнаружения наличия сдвига ветра и определения его параметров.
Бесплатно
Статья научная
Предложено однопараметрическое распределение непрерывной случайной величины, которое может найти применение при моделировании отказов в технических системах с учетом неопределенности исходных данных.
Бесплатно
Определение скоростных параметров космических аппаратов по измерениям в ретрансляционных системах
Статья научная
Рассматривается определение скоростных параметров космического аппарата (КА) - абонента космической системы ретрансляции по доплеровским измерениям, проводимым в запросном режиме, в предположении, что несущая частота сигнала ответа с КА когерентна частоте принимаемого на КА сигнала запроса, а на спутнике-ретрансляторе несущие частоты радиолиний формируются посредством гетеродинирования принимаемых сигналов и сигнала собственного задающего генератора
Бесплатно
Оптимизация времени обучения нейронных сетей с адаптивными параметрами скорости обучения
Статья научная
В работе выполнен анализ классического метода градиентного спуска и предложен способ динамического изменения шага обучения на основе вычисляемых параметров τ и p. Основной акцент сделан на алгоритме, который позволяет вычислять оптимальные значения параметров τ и p для минимизации времени обучения. Эксперименты демонстрируют, как изменения этих параметров влияют на скорость обучения для различных топологий нейронных сетей и функций активации. Результаты моделирования показывают, что правильный выбор τ и p может значительно сократить временные затраты при обучении нейронных сетей с фиксированной структурой. Использование этих параметров позволяет улучшить процесс обучения, предотвращая застревание в локальных минимумах и обеспечивая баланс между скоростью обучения и точностью результата. Исследования продемонстрировали эффективность адаптивного подхода при различных топологиях нейронных сетей и функциях активации. Представленные графики и численные расчёты показывают зависимость средней скорости обучения от выбранных параметров.
Бесплатно
Статья научная
Процедуры фильтрации и сглаживания, построенные на основе фильтра Калмана, используются в инженерных и экономических задачах для оценки вектора состояния линейных динамических систем в условиях зашумленных данных. Калмановская фильтрация представляет собой важный раздел в теории проектирования систем управления. Эффективность, точность и быстродействие работы стохастических алгоритмов фильтрации и сглаживания во многом определяются используемыми аналитическими и численными алгоритмами, осуществляющими вычислительные процедуры. В рамках данной статьи предложено несколько численных алгоритмов, направленных на оптимизацию калмановских процедур фильтрации и сглаживания.
Бесплатно
Оптимизация контура Азовского моря на основе алгоритма Рамера – Дугласа – Пекера
Статья научная
В статье рассматривается задача упрощения геометрических контуров с использованием алгоритма Рамера – Дугласа – Пекера (РДП, RDP) для оптимизации обработки данных дистанционного зондирования. Исследование направлено на решение проблемы избыточной детализации векторных кривых, характерной для результатов работы алгоритмов компьютерного зрения (в частности, OpenCV), где контуры часто содержат плотные группы точек, не несущие значимой геометрической информации. Предложен комбинированный подход, сочетающий классический алгоритм RDP с предварительной кластеризацией локальных скоплений точек. Это позволяет сократить количество вершин контура при сохранении его ключевых топологических и геометрических характеристик. В качестве практического примера рассматривается построение упрощенного контура Азовского моря для ускорения обработки спутниковых снимков.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается вопрос развития комплекса программ для численного моделирования СВК, в частности - оптимизация производительности различных компонент системы: вычислительного ядра и модуля построения контурных графиков. Рассмотрены недавние изменения, связанные с сохранением значений СВК в различных точках для последующего использования при решении задач со схожими входными параметрами, а также новая возможность построения распределенной вычислительной сети.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются особенности организации процесса визуализации трехмерных сцен в реальном времени. Особое внимание уделяется проблеме определения видимости обрабатываемой системой визуализации геометрии. Дается характеристика стандартным методам отсечения и определения видимости, выделяются их недостатки. Описывается современный подход к отсечению невидимых поверхностей, и определяются способы его усовершенствования. Рассматриваются различные способы повышения эффективности процесса вычислений при осуществлении отсечения и визуализации за счет иной организации в системах, содержащих несколько гетерогенных графических процессоров. Предлагается использование направленного ациклического графа в качестве высокоуровневого знания о зависимостях между этапами визуализации для эффективного планирования.
Бесплатно
Статья научная
Одной из задач, стоящей перед радиотехническими устройствами, является определение радиолокационных характеристик различных объектов и принятие решения о принадлежности этих объектов к тому или иному классу, т. е. процесс радиолокационного распознавания (классификации). Однако для некоторых типов объектов весьма затруднительно принять решение о принадлежности его к какому-то конкретному классу до возникновения необходимых условий. В данной статье рассмотрены особенности сопровождения целей, находящихся на активном участке траектории полета (участке управляемого движения).
Бесплатно
От голографии сфокусированных изображений к оптике спеклов
Статья научная
Статья содержит обзор цикла работ автора в области голографии сфокусированных изображений, оптики спеклов и их многочисленных приложений. С единой точки зрения анализируются и интерпретируются явления, возникающие при суперпозиции спекл-модулированных полей как в интерференционных экспериментах, так и при реализации разнообразных прикладных возможностей.
Бесплатно
Оценивание индексных моделей регрессии с помощью метода наименьших модулей
Статья научная
В схеме регрессионного моделирования ключевым этапом является выбор спецификации модели, т.е. математической формы связи между переменными. Предложена новая спецификация регрессионных моделей - индексная регрессия, являющаяся обобщением производственной функции Леонтьева. Отмечено, что при построении индексных регрессий, наряду со статистической информацией, требуется привлечение еще и экспертной информации о ретроспективном периоде, что относит их к классу экспертно-статистических регрессионных моделей. Задача оценивания неизвестных параметров индексной регрессии по методу наименьших модулей сведена к задаче частично-булевого линейного программирования. С использованием данных Хальда рассмотрен пример построения индексных регрессий.
Бесплатно
Статья научная
При строительстве новых базовых станций на сложных по рельефу загородных трассах, отдаленных и труднодоступных населенных пунктов Хабаровского края необходимо учитывать ослабление сигнала за счет лесных массивов. На примере уже существующего объекта связи проводится оценка распространения радиоволн для технологии GSM в диапазонах 900 и 1800 МГц. Проведен расчет затухания для трассы со сложным рельефом с учетом лиственного леса,его сравнение с фактическими показателями, а также результаты моделирования для хвойного и смешанного леса. Для решения поставленных задач используются методы математического моделирования, вычислительной математики, системного анализа, методы программирования и натурного экспериментального исследования.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлена методика оценки потенциальных возможностей имитационного статистического моделирования боевых действий с учётом как типовых погрешностей, допускаемых при задании исходных данных, так и требований к оперативности получения результатов моделирования.
Бесплатно
Оценка применимости графовых нейронных сетей для расширения методов численной оптимизации
Статья научная
В настоящей статье исследуются существующие научные труды, связанные с графовыми нейронными сетями, такими как Graph Convolution Network (GCN, сверточная графовая нейронная сеть), Graph Attention Network (GAT, графовая нейронная сеть с механизмом самовнимания), Graph Sage, Physics-Informed Neural Networks (PINN, физически информированная нейронная сеть), и методы численной оптимизации, основанные на вычислениях производных: градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, метод Ньютона, Adam, AdamW, AdaGrad, метод роя частиц, квазиньютоновский метод численной оптимизации L-BFG S. Рассматриваются различные архитектурные подходы при моделировании таких нейронных сетей, как полносвязные нейронные сети (FCNN), сверточные нейронные сети (CNN), нейронные сети, основанные на архитектуре глубокого нейронного оператора (DeepONet), их плюсы и минусы, сферы жизнедеятельности, в которых они применимы, например, рекомендательные системы и задачи комбинаторной оптимизации. Также определяются основные положения, связанные с методами численной оптимизации, которые используются для обучения созданных моделей, выделяются их сильные и слабые стороны и вариации, направленные на улучшение качеств того или иного метода. Цель работы – уточнение, систематизация и анализ объема существующей научной литературы в выбранных областях для определения возможности переосмысления и развития существующих методов численной оптимизации с использованием моделей на основе графовых нейронных сетей.
Бесплатно
Оценка распространения сигнала LTE с учетом лиственного леса
Статья научная
При строительстве новых базовых станций на сложных по рельефу загородных трассах, отдаленных и труднодоступных населенных пунктов Хабаровского края необходимо учитывать ослабление сигнала за счет лесных массивов. На примере уже существующего объекта связи проводится оценка распространения радиоволн для технологии LTE в диапазоне 1800.2600 МГц. Проведен расчет затухания для трассы со сложным рельефом с учетом лиственного леса, его сравнение с фактическими показателями. Для решения поставленных задач используются методы математического моделирования, вычислительной математики, системного анализа, методы программирования и натурного экспериментального исследования.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты обработки записи электрокардиосигналов на основе метода каскадной широкополосной режекторной фильтрации. В качестве аппроксимирующего полинома широкополосного режекторного фильтра предложено использовать полиномы Ньютона. Для устранения низкоамплитудных затухающих колебаний, вырабатываемых режекторными фильтрами, представлены результаты двунаправленной реализации каскада режекторных фильтров Ньютона. Продемонстрирована работоспособность двунаправленной реализации каскада режекторных фильтров и на основе анализа количественных показателей оценена точность фильтрации ЭКС.
Бесплатно
Повышение информативности систем радиолокации на основе решения вариационных задач
Статья научная
Решена задача поиска спектрального состава ( или формы ) сверхширокополосных сигналов, обеспечивающего максимальное значение принимаемого сигнала при фиксированной точности измерения угловых координат объектов. На основе анализа отношения сигнал/шум проведена количественная оценка потенциальных возможностей применения сверхширокополосных импульсных сигналов в радиолокации. Показано, что их использование потенциально позволяет решать задачу обнаружения, идентификации и измерения координат малозаметных объектов с необходимой точностью, в том числе радиолокационных целей, защищённых широкополосными поглощающими покрытиями.
Бесплатно
Статья научная
При разработке нефтяных и газовых месторождений важное значение имеет определение оптимальной депрессии, так как при высокой депрессии начинается активный вынос песка из скважины, что приводит к быстрому износу колонны. Однако если задать низкую депрессию на пласт, то произойдет снижение добычи, что приведет к экономическим потерям. Скважинные манометры используются при гидродинамических исследованиях скважин для решения таких задач, как подбор оптимального забойного давления, мониторинг пластового давления и гидропроводности, оценка проницаемости, скин-фактора и т.д. В статье приводится сравнительная характеристика двух скважинных манометров-термометров - zPass20M и САМТ. Кроме того, выполнена оценка эффективности применения высокочувствительного кварцевого манометра zPass20M на газовом месторождении, а также приведены результаты интерпретации данных, полученных при его использовании, на основе которых сделан ряд рекомендаций для дальнейшей эксплуатации исследуемой скважины.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен антиферромагнетик с классическими спинами на двухмерной треугольной решетке во внешнем магнитном поле с одноионной анизотропией. С помощью нового метода машинного обучения вычислены основные состояния и построена фазовая диаграмма намагниченности в зависимости от внешнего поля и коэффициента анизотропии. Показано, что результаты расчетов находятся в хорошем согласии с симуляциями Монте-Карло. Учет анизотропии приводит к возникновению плато намагниченности на уровне 1/3 в интервале значений внешнего поля, отвечающем основному состоянию uud. Размеры этого плато существенно возрастают с ростом степени анизотропии
Бесплатно
