Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Проверка гипотезы о независимости случайных величин является одним из основных этапов системного анализа статистических данных. На её результатах осуществляется синтез эффективных алгоритмов принятия решений. Традиционная методика проверки гипотезы о независимости случайных величин основана на использовании критерия Пирсона и содержит трудно формализуемый этап разбиения области значений случайных величин на многомерные интервалы. Предложена методика проверки гипотезы о независимости случайных величин, которая использует непараметрический алгоритм распознавания образов, соответствующий критерию максимального правдоподобия. Её применение позволяет обойти проблему декомпозиции области значений случайных величин на интервалы. Идея подхода состоит в формировании по исходным статистическим данным обучающей выборки для решения двухальтернативной задачи распознавания образов. Каждый класс определяется в предположении независимости либо зависимости случайных величин, что проявляется в различии их законов распределения в классах. В этих условиях появляется возможность замены исходной гипотезы на задачу проверки достоверности отличия вероятностей ошибок распознавания образов в классах. С использованием аппарата теории графов предлагаемая методика развита при формировании наборов независимых случайных величин. Полученные результаты обобщены при проверке гипотезы о независимости случайных величин для больших объёмов статистических данных на основе сжатия исходной информации. Это позволяет на порядки повысить вычислительную эффективность решаемой задачи. В статье обосновывается методика проверки гипотезы о независимости случайных величин, основанная на использовании непараметрического алгоритма распознавания образов в условиях больших объёмов статистических данных. Приводятся результаты сравнения методики с общепризнанным критерием согласия Пирсона при исследовании неоднозначных зависимостей между случайными величинами различной сложности. Эффективность предлагаемой методики подтверждается результатами применения при обработке информации дистанционного зондирования антропогенных территорий в окрестности города Красноярска.
Бесплатно
Непараметрические алгоритмы восстановления случайных полей
Статья научная
Многочисленные задачи практики тесно связаны с необходимостью восстановления полей той или иной природы по зашумленным экспериментальным данным. Особенностью этой проблемы является то, что апри- орной информации чаще всего недостаточно для описания этих полей с точностью до набора вектора пара- метров. Это обусловливает тот факт, что по различным каналам многомерных процессов информация может быть разнотипной, следовательно, соответствовать различным уровням априорной информации. На эту проблему обращено специальное внимание. При наличии априорной информации параметрического типа целесообразно использовать соответствующие алгоритмы идентификации, когда структура моделей полей определена с точностью до набора параметров и их последующей оценки по мере поступления текущей информации. В случае, если априорной информации недостаточно, то целесообразно использовать непара- метрические оценки Надарая-Ватсона для восстановления соответствующих полей. При этом существенно определить по всем каналам многомерной системы, являются ли они Н- или Т-процессами, т. е. процессами, для которых входные или выходные компоненты оказываются стохастически зависимыми, а эти зависимости чаще всего неизвестны. В качестве примера использования подобных процессов рассмотрены поля распределения примесей вредных веществ в атмосферном воздухе города. В качестве алгоритма восстановления этих полей применена непара- метрическая оценка функции регрессии.
Бесплатно
Непараметрические алгоритмы идентификации и управления для Т-процессов
Статья научная
В настоящей работе рассматриваются непараметрические методы идентификации и управления для многомерных дискретно-непрерывных процессов с запаздыванием, присущих многим реальным производствам. Конечно, такие системы типичны для практики, в том числе и в ракетнокосмической отрасли, а также в технологических процессах производства космической техники. Рассматривая многомерные процессы, необходимо учитывать связи между входными и выходными переменными, а также их связи между собой. Причем эти связи не всегда известны исследователю. При учете неизвестных связей входных переменных исследователь будет иметь дело с трубчатыми процессами или Н-моделями, а при учете неизвестных связей выходных переменных модель по тому или иному каналу объекта будет представлять собой аналоги неявных функций. В целом модель многомерного объекта будет представляться в виде системы нелинейных неявных уравнений. В этом случае решение задачи идентификации будет сводиться к нахождению прогноза вектора выходных переменных по известным значениям вектора входных переменных и может быть получено только в результате решения соответствующей системы уравнений, которые были названы Т-моделями, о которых и пойдет речь в настоящей статье. Решение системы нелинейных неявных уравнений параметрическими методами идентификации не приведет к нужному результату из-за отсутствия достаточной априорной информации, вот тут и возникает необходимость в применении непараметрических методов идентификации, а также использовании методов системного анализа. Априорная информация в задачах непараметрической статистики носит недостаточный характер, с чем не могут справиться общепринятые методы идентификации. При управлении многомерными процессами следует учитывать зависимости выходных переменных, в связи с чем возникает еще одна важная особенность, а именно: в качестве задающих воздействий нельзя использовать случайные значения из области определения выходных переменных, их нужно выбирать из их общего пересечения.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассматриваются новые классы моделей многомерных безынерционных систем с запаздыванием в условиях недостатка априорной информации. Речь идет о многомерных дискретно-непрерывных процессах, компоненты вектора выходных переменных которых стохастически зависимы заранее неизвестным образом. Но также существуют процессы, по некоторым каналам которых априорная информация соответствует одновременно как параметрическому, так и непараметрическому типу исходных данных об исследуемом процессе. Математическое описание подобных процессов приводит к системе неявных нелинейных уравнений, одни из которых будут неизвестны, а другие известны с точностью до вектора параметров. Основное назначение модели объекта, имеющего стохастические зависимости выходных переменных, состоит в нахождении прогноза выходных переменных при известных входных. Для нахождения прогнозных значений выходных переменных по известным входным необходимо решить систему неявных нелинейных уравнений. И тут возникает странная ситуация, так как необходимо решить систему, которая на самом деле неизвестна, но могут быть лишь известны уравнения по некоторым каналам многомерной системы. Таким образом, возникает довольно нетривиальная ситуация решения системы неявных нелинейных уравнений в условиях, когда по одним каналам многомерной системы самих уравнений в обычном смысле нет, а по другим они известны с точностью до параметров. Поэтому модель объекта не может быть построена с помощью методов существующей теории идентификации в результате недостатка априорной информации. Основным содержанием настоящей работы является решение задачи идентификации при наличии частично-параметризованного дискретно-непрерывного процесса и при том, что этап параметризации не может быть преодолен без дополнительной априорной информации об исследуемом процессе. Алгоритм управления многомерными процессами с зависимыми выходными переменными представляет собой последовательную многошаговую алгоритмическую цепочку, позволяющую найти управляющее воздействие и привести объект в желаемое состояние. Вычислительные эксперименты по исследованию предлагаемых моделей и по управлению многомерными дискретно-непрерывными процессами показали достаточно удовлетворительные результаты. В статье приводятся результаты вычислительных экспериментов, иллюстрирующих эффективность предлагаемой технологии прогноза значений выходных переменных по известным входным, а также по управлению данными процессами. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Новый метод группировки переменных для задач параметрической оптимизации большой размерности
Статья научная
Сложность и размерность прикладных задач глобальной параметрической оптимизации стремительно увеличиваются с каждым годом. Стоит отметить, что практические задачи оптимизации являются слож- ными и зачастую рассматриваются как модель «черного ящика» по причине того, что исчерпывающий анализ проблемы затруднен или невозможен, а частичная информация о проблеме редко является полезной. Эффек- тивным инструментом для решения задач оптимизации типа «черный ящик» являются эвристические алгоритмы прямого поиска. В последние десятилетия исследователи разработали множество эвристических алгоритмов для решения задач глобальной оптимизации большой размерности. Предложен новый подход, который получил название DECC-RAG. Алгоритм DECC-RAG базируется на ори- гинальном методе группировки переменных (случайная адаптивная группировка) для применения метода кооперативной коэволюции. В основе предложенного метода группировки переменных лежит следующая идея: после заданного количества вычислений целевой функции, применяя структуру кооперативной коэволюции для алгоритма SaNSDE, находится половина субкомпонентов с худшими значениями пригодностей, в данных суб- компонентах происходит случайное перемешивание индексов переменных. Эффективность алгоритма DECC-RAG проверялась на 20 эталонных тестовых задачах из набора LSGO CEC’2010 и 15 задачах из набора LSGO CEC’2013. Размерность задач равнялась 1000. Результаты численных экспериментов показывают, что предложенный алгоритм (DECC-RAG) превосходит некоторые другие со- временные эволюционные алгоритмы на задачах глобальной оптимизации большой размерности из LSGO CEC’2010 и LSGO CEC’2013.
Бесплатно
О выборе орбит для космических аппаратов
Статья научная
Рассматривается задача распределения заданного числа космических аппаратов по некоторому структурированному множеству орбит, состоящему из n = pk орбит. Решение данной задачи дано при условии, что множество возможных орбит для космических аппаратов совпадает с количеством космических аппаратов. Дополнительно предполагается, что данное множество разбито на непересекающиеся подмножества орбит, причем количество орбит в указанных подмножествах одинаково. В рассматриваемой ситуации оно равно некоторому простому числу p. В настоящее время используется несколько орбит для размещения на них спутников в зависимости от решаемых ими задач. Геостационарная орбита используется для прямого телевещания. Низкие спутниковые орбиты используются для связи между спутниковыми телефонами. Свои орбиты существуют для спутников систем навигации GPS, Navstar, ГЛОНАСС, военных спутников, спутников для различных научных исследований. Естественно, что в этих условиях возникает задача структурирования множества орбит при некоторых ограничениях на нахождение космического аппарата на заданных орбитах в зависимости от назначения космического аппарата. Рассмотрен вопрос сложности вычисления количества орбит при данных ограничениях.
Бесплатно
О некорректном представлении ударного процесса на ударных полярах в вязком теплопроводном газе
Статья научная
Рассматриваются ударные газодинамические процессы, нашедшие широкое применение в ракетно-космической технике при конструировании и оптимизации устройств, энергетических установок. Производится анализ известных точных и асимптотических соотношений/условий на ударной волне, в частности - обобщенных дифференциальных соотношений (ОДС) на криволинейном косом скачке уплотнения для модели вязкого теплопроводного газа при больших числах Рейнольдса. Показаны преимущества использования дискретно-аналитического подхода, например: 1) возможность максимально использовать гладкость ударного газодинамического образования (скачка) в касательном направлении; 2) строить эффективные вычислительные алгоритмы, лишенные негативного действия аппроксимационной/искусственной вязкости на схематизированном разрыве. Параллельно рассмотрен весьма распространенный графический способ отображения результатов газодинамических расчетов на плоскость ударных поляр, предложенный Буземаном, и объёмный (3D) поляроид, предложенный В. Н. Усковым. Сам математический аппарат ударных поляр построен на точных соотношениях типа Ренкина - Гюгонио и неплохо зарекомендовал себя даже при моделировании течений вязкого теплопроводного газа. Однако в многочисленных литературных источниках присутствуют результаты (ударные решения) как физического, так и вычислительного экспериментов, которые не отображаются строго на ударных полярах. В настоящей работе показано, что в редких случаях данный и весьма распространённый способ такого отображения может быть и некорректным. Доказано, что основными причинами такого дефекта является совместное действие трех основных факторов: неравномерность течения перед ударным образованием, краевой эффект за ним, действие внешних фактора вязкости и механизма теплопроводности.
Бесплатно
О непараметрической идентификации частично-параметризованного дискретно-непрерывного процесса
Статья научная
В работе рассматривается новый класс моделей в условиях неполной информации. Речь идет о многомерных дискретно-непрерывных процессах для случая, когда компоненты вектора выходных переменных стохастически зависимы, причем характер этой зависимости априори неизвестен, но по некоторым каналам априорная информация соответствует одновременно как непараметрическому, так и параметрическому типу исходных данных об исследуемом процессе. Подобная ситуация приводит к системе нелинейных уравнений, одни из которых будут неизвестны, а другие известны с точностью до вектора параметров. Главное назначение модели состоит в определении прогноза выходных переменных при известных входных, причем для неявных нелинейных уравнений известно лишь то, что та или иная компонента выхода зависит от других переменных, определяющих состояние объекта. Таким образом, возникает довольно нетривиальная ситуация решения системы неявных нелинейных уравнений в условиях, когда по одним каналам многомерной системы самих уравнений в обычном смысле нет, а по другим они известны с точностью до параметров. Следовательно, модель объекта не может быть построена с помощью методов существующей теории идентификации в результате недостатка априорной информации. Если бы можно было параметризовать систему нелинейных уравнений, то при известном входе следовало бы решить эту систему, поскольку она в данном случае известна, раз этап параметризации преодолен, правда, в этом случае необходимо еще выполнить оценку параметров. Основным содержанием настоящей статьи является решение задачи идентификации при наличии частично-параметризованного дискретно-непрерывного процесса, при этом этап параметризации не может быть преодолен без дополнительной априорной информации об исследуемом процессе. В этой связи схема решения системы нелинейных уравнений может быть представлена в виде некоторой последовательной алгоритмической цепочки. Сначала на основании имеющейся обучающей выборки, включающей наблюдения всех компонент входных и выходных переменных, формируется вектор невязок. А уже после этого оценка выхода объекта при известных значениях входных переменных строится на основании оценок Надарая - Ватсона. Таким образом, при заданных значениях входных переменных такого процесса предлагается осуществить процедуру оценивания прогноза выходных переменных в соответствии с разработанной алгоритмической цепочкой. Многочисленные вычислительные эксперименты по исследованию предлагаемых моделей частично-параметризованных дискретно-непрерывных процессов показали достаточно высокую их эффективность. В статье приводятся результаты вычислительных экспериментов, иллюстрирующих эффективность предлагаемой технологии прогноза значений выходных переменных по известным входным.
Бесплатно
О непараметрическом моделировании безынерционных систем с запаздыванием
Статья научная
Рассмотрено построение нового класса моделей в условиях неполной информации. В данном случае речь пойдет о многомерных безынерционных объектах, когда компоненты вектора выхода стохастически зависи- мы, но при этом характер этой зависимости априори неизвестен. Построение модели многомерного безынерционного объекта, когда векторы входов и выходов нелинейны, приводит к необходимости решения системы неявных функций. Также следует заметить, что вид этих функций с точностью до параметров неизвестен. В этой связи возникает необходимость в использовании Т-моделей, когда прогнозирование выходных переменных осуществляется по известным входным. Таким образом, возникает система нелинейных неявных уравнений, вид которых на начальной стадии постановки задачи идентификации неизвестен, а из- вестно лишь, что та или иная компонента выхода зависит от других переменных, определяющих состояние объекта. Исходя из вышеописанного, возникает довольно нетривиальная ситуация решения системы неявных нели- нейных уравнений в условиях, когда самих уравнений в обычном смысле нет. Следовательно, модель объекта не может быть построена с применением существующей теории идентификации из-за недостатка априор- ной информации. Поэтому решение данной системы может быть представлено в виде некоторой последова- тельной алгоритмической цепочки Т-модели. Главной целью статьи является решение задачи идентификации для многомерных безынерционных объек- тов с запаздыванием при наличии Т-процессов, т. е. построение Т-моделей в условиях непараметрической не- определенности. В этом случае для прогнозирования выходных переменных по известным входным возникает необходимость использования поэтапного решения рассматриваемой задачи. Приведены некоторые расчеты моделирования Т-процесса, которые показывают высокую эффективность предлагаемой технологии прогноза значений выходных переменных по известным входным
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается вопрос о возможности восстановления информации о группе по ее нижнему слою, т. е. по множеству её элементов простых порядков. Вопрос является классическим для математического моделирования: восстановление недостающей информации об объекте по части сохранившихся данных. Группа называется распознаваемой по нижнему слою при дополнительных условиях, если она однозначно восстанавливается по нижнему слою при этих условиях. Группа G называется почти распознаваемой по нижнему слою при дополнительных условиях, если существует конечное число попарно неизоморфных групп, удовлетворяющих этим условиям, с одинаковым нижним слоем таким же, как у группы G. Группа G называется нераспознаваемой по нижнему слою при дополнительных условиях, если существует бесконечное число попарно неизоморфных групп, удовлетворяющих этим условиям, с одинаковым нижним слоем таким же, как у группы G. Приводятся результаты по распознаваемости групп по нижнему слою в различных классах групп. Понятие распознаваемости по нижнему слою введено по аналогии с активно исследуемой распознаваемостью по спектру, т. е. по множеству порядков элементов группы. В работе рассматриваются группы, без единичного элемента совпадающие со своим нижним слоем. Приводятся примеры групп с этими условиями в классах абелевых и неабелевых групп. Устанавливаются свойства таких групп. Полученные результаты могут быть полезны при кодировании информации в сеансах космической связи.
Бесплатно
О построении линий разрыва напряжений для двумерной пластической области
Статья научная
В статье рассматриваются уравнения пластичности в двумерном случае и строятся линии разрыва напряжений. Построение линий разрыва напряжений основывается на факте: они находятся в точке пересечения линий одного семейства (характеристик) и направлены по биссектрисе угла образованными этими характеристиками. Поэтому для нахождения этих линий построены характеристики. Подобная задача проще решается в случае пластического кручения, тогда характеристика только одна и она направлена по нормали к внешнему контуру, и найти линии скольжения и их точки пересечения достаточно просто. Поэтому большинство работ, посвященных построению линий разрыва напряжений, решает задачу именно пластического кручения для изотропных и анизотропных сред. Для задач плоской деформации пластического материала этот метод не достаточно развит. Это объясняется сложностью построения линий скольжения для таких задач и наличием двух семейств линий скольжения. В данной работе построена гомотопия двух известных точных решений: Прандтля и Надаи, т. е. непрерывная трансформация одного решения в другое. При этом можно наблюдать эволюцию характеристик, которые зависят от группового параметра а: при a = 1 получаются характеристики решения Прандтля; при a = 0 - характеристики решения Надаи, при a = 0,5 характеристики одного семейства начинают пересекаться и возникают линии разрыва напряжений. Эти линии построены в данной работе.
Бесплатно
О распределении космических аппаратов по заданному числу орбит
Статья научная
Космические аппараты - дорогостоящий продукт. Например, только вывод такого аппарата на орбиту обходится минимум в сто миллионов долларов плюс стоимость самого спутника и научной аппаратуры, которую он несет. Однако современное состояние человеческой цивилизации уже не позволяет обходиться без наличия космических аппаратов на орбите. В международной базе данных на март 2019 г. числилось 2062 действующих спутника. По сравнению с 2018 г. рост числа новых аппаратов составил 15 %. Эксперты предупреждают, что в ближайшие годы мир ожидает «спутниковый бум» с прогнозируемым приростом количества аппаратов порядка 15-30 % ежегодно. Все эти космические аппараты сильно отличаются друг от друга. В настоящее время используется несколько орбит для размещения на них спутников в зависимости от решаемых ими задач. Геостационарная орбита используется для прямого телевещания. Низкие спутниковые орбиты используются для связи между спутниковыми телефонами. Свои орбиты существуют для спутников систем навигации (GPS, Navstar, ГЛОНАСС), военных спутников, спутников для различных научных исследований. Естественно, в этих условиях возникает задача распределения космических аппаратов по заданному числу орбит при некоторых ограничениях на нахождении космического аппарата на некоторых орбитах в зависимости от назначения космического аппарата. Рассматривается решение данной задачи при условии, что число космических аппаратов совпадает с числом возможных орбит, на которых эти космические аппараты могут находиться при некоторых дополнительных ограничениях на возможность расположения спутника на орбите. Получено несколько решений этой задачи, позволяющих вычислить число возможных комбинаций для таких распределений космических аппаратов по заданному числу орбит. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
О функции распределения времени безотказной работы сложной вычислительной системы
Статья научная
Любой космический вычислительный комплекс представляет собой сложную систему. Под сложной системой понимают совокупность функционально связанных разнородных устройств, предназначенных для выполнения определенных функций и решения стоящих перед системой задач. Одной из важных характеристик работы системы является время ее безотказной работы. Часто эту характеристику считают случайной величиной. Но такая математическая модель является довольно ограниченной, так как время безотказной работы зависит от многих характеристик (параметров), описывающих систему. Поэтому можно предположить, что время безотказной работы есть непрерывное случайное поле (то есть случайная функция многих переменных). Именно такой подход применяется в данной работе. При наличии определенных ограничений на время безотказной работы вычислительной системы найдены верхние оценки для распределений случайного числа отказов системы. Поэтому возникает вопрос оценки распределения гауссовского поля в гильбертовом пространстве. В работе доказаны две теоремы, которые позволяют вычислить вероятность попадания гауссовского вектора в шар заданного радиуса. Данная работа посвящена надежности работы вычислительной системы. Одной из характеристик надежности вычислительной системы является случайное число ее отказов v(r). Распределение v(r) есть распределение суммы случайных времен безотказной работы вычислительной системы. Записать распределение v(r) в явном виде невозможно. Поэтому приходится искать оценку этих распределений сверху. В предположении, что время безотказной работы вычислительной системы есть сумма многих переменных, в данной работе получены следующие результаты: показано, что задачу оценки распределений случайного числа отказов системы можно рассматривать как задачу оценки скорости сходимости в центральной предельной теореме в банаховых пространствах; при наличии определенных ограничений на время безотказной работы вычислительной системы найдены верхние оценки для распределений случайного числа отказов системы. Полученные оценки могут быть использованы для дальнейших исследований в теории надежности вычислительных систем. Зная эти верхние оценки, можно прогнозировать уровень средних затрат на восстановление вычислительных систем, а также для разработки специального математического и алгоритмического обеспечения систем анализа, для задач управления, принятия решений и обработки информации.
Бесплатно
Об одном алгоритме маршрутизации на графах Кэли, порожденных группами подстановок
Статья научная
Целью настоящей работы является создание эффективного алгоритма маршрутизации на графах Кэли групп подстановок, превосходящего по своим характеристикам алгоритм, использующий автоматическую структуру группы. В первом разделе статьи описан вспомогательный алгоритм А-1, который позволяет нумеровать элементы заданной группы подстановок. Во втором разделе представлен алгоритм A-2 для вычисления таблицы маршрутизации на графе Кэли и алгоритм А-3, который позволяет определить оптимальный маршрут между двумя произвольными вершинами графа. Для данных алгоритмов также получены оценки временной и пространственной сложности. В третьем разделе описан алгоритм А-4, при помощи которого можно вычислить минимальное слово элемента группы. Доказано, что вычислительная сложность алгоритма будет пропорциональна длине входящего слова. В четвертом разделе приведены результаты компьютерных экспериментов для некоторых групп подстановок, в которых сравнивается время вычисления минимальных слов по алгоритму А-4 и алгоритму, основанному на построении автоматической групповой структуры. Показано, что А-4 значительно быстрее своего конкурента. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Об управлении группой объектов как о задаче системного анализа
Статья научная
В настоящей работе рассматривается общая постановка задачи идентификации и управления группой объектов. Под группой понимается несколько объектов, объединенных для изготовления того или иного продукта. Главной особенностью является то, что при управлении подобными системами необходимо изменять задающие воздействия для каждого объекта. Сегодня технологический регламент во многих случаях оказывается более широким, чем следовало бы для качественного управления. А это есть следствие того, что нынешняя культура производства (это, в частности, показал опыт обработки данных технологического процесса производства транзисторов на «Светлане») довольно невысока. Это приводит к некоторым организационным проблемам. Следовательно, необходимо иметь те или иные модели объектов, которые естественно отличаются друг от друга и могут быть рассмотрены в условиях как параметрической, так и непараметрической неопределенности. Более того, могут быть случаи, когда объект рассматривается одновременно в условиях как параметрической, так и непараметрической неопределенности по различным каналам. Измерение некоторых переменных осуществляется в значительно больший интервал времени, чем постоянная объекта, поэтому необходимо отличать время измерения технологических переменных и, собственно, запаздывание, присущее самому технологическому процессу с учетом отличия каналов. Это приводит к тому, что динамические процессы по существу вынуждены рассматриваться как безынерционные с запаздыванием. Другой существенной особенностью является то, что компоненты выходных переменных стохастически зависимы заранее неизвестным образом. Использование в этом случае корреляционных или дисперсионных отношений не приводит к успеху. Необходим специальный анализ Т-процессов и умение моделировать подобные процессы. В частности, это является одной из задач настоящей статьи. В ней приведены: Т-процессы, Т-модели и соответствующие разнотипные алгоритмы управления. Рассмотрен процесс гидродепарафинизации дизельного топлива по имеющимся данным, о которых априори можно сказать, что они неполные, т. е. не отражают комплексное поведение технологического процесса. Отсюда становится ясно, что эти данные требуют пополнения, которое сегодня по разным причинам не осуществляется. Таким образом, процесс гидродепарафинизации может быть отнесен к Т-процессу. Моделирование многомерной системы по реальным данным показало, что в этой задаче задающее воздействие для различных объектов должно быть различным. Исключение составляют только задающие воздействия для всего комплекса или группы объектов. Моделирование осуществлялось на основании рассмотренных в статье Т-моделей. Уже отмечалось, что эти модели не следует воспринимать как завершенные, дающие представление о действительности. При дальнейших исследованиях они будут подлежать алгоритмическому уточнению. Решение об этом, естественно, принимает исследователь. Именно на этом этапе дается оценка, что в создавшихся условиях полученные модели и алгоритмы управления могут быть приняты для использования в производственных условиях. Попытка использования существующей теории идентификации и управления для процесса гидродепарафинизации неизбежно приведет к значительному ухудшению и увеличению стоимости компьютерной системы управления качеством данного процесса. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Обнаружение информационного взаимодействия объектов информационной системы с DGA доменами
Статья научная
В настоящее время разработчики вредоносного программного обеспечения активно применяют технику генерации доменных имен DGA для установления информационного взаимодействия между вредоносным программным обеспечением и их командными центрами управления. Генерация доменных имен в соответствии с заданным алгоритмом позволяет вредоносному программному обеспечению обходить блокировки средств защиты информации, делая их малоэффективными и устанавливать канал связи для получения команд управления и их параметров, а также для передачи информации из информационной системы на внешние ресурсы, контролируемые злоумышленниками. Таким образом, необходимо разрабатывать новые подходы к решению задачи обнаружения сгенерированных с помощью DGA доменных имен в DNS трафике информационной системы. В рамках проведенного исследования авторами разработано решение для обнаружения информационного взаимодействия объектов информационной системы с DGA доменами, основанное на применении машинного обучения. Обнаружение информационного взаимодействия происходит в два этапа. На первом этапе методами машинного обучения решается задача классификации для каждого DNS имени из общего потока DNS запросов информационной системы. На втором этапе для каждого DNS имени, классифицированного как DGA, осуществляется обогащение данными из внешних источников и принятие окончательного решения о вредоносном характере запроса на разрешение данного DNS имени с последующим оперативным уведомлением администратора безопасности по каналам электронной почты. В работе приведено описание процесса разработки классификатора на основе машинного обучения, определены входные характеристические данные DNS имени, необходимые для классификации, представлены результаты обучения классификатора на представительном множестве тестовых данных. Обоснована логика принятия решения о вредоносном характере DNS запросов. Разработанное решение было апробировано в рамках экспериментального стенда. Предложены рекомендации по поддержке корректной работы классификатора на основе машинного обучения. Применение разработанного решения сделает возможным апостериорное обнаружение информационного взаимодействия вредоносного программного обеспечения со скомпрометированных объектов информационной системы с серверами командных центров управления злоумышленников.
Бесплатно
Обобщенные эквивалентные условия прочности в расчетах композитных тел
Статья научная
Конструкции с неоднородной регулярной структурой (пластины, балки, оболочки) широко применяются в технике, особенно, в авиационной и ракетно-космической. В расчетах на прочность упругих композитных конструкций с помощью метода конечных элементов (МКЭ) важно знать погрешность решения. Для анализа погрешности решения необходимо использовать последовательность приближенных решений, построенных по МКЭ с применением процедуры измельчения для базовых дискретных моделей, которые учитывают в рамках микроподхода неоднородную, микронеоднородную структуру конструкций (тел). Реализация процедуры измельчения для базовых моделей требует больших ресурсов ЭВМ. В данной работе кратко изложен метод эквивалентных условий прочности (МЭУП) для расчета на статическую прочность упругих тел с неоднородной регулярной структурой, для которых заданы множества различных нагружений. Согласно МЭУП, расчет на прочность композитного тела, для которого задано нагружение, сводится к расчету на прочность изотропного однородного тела (имеющего такое же нагружение, как композитное тело) с применением эквивалентных условий прочности. При численной реализации МЭУП используются скорректированные эквивалентные условия прочности, которые учитывают погрешность приближенных решений. Здесь МЭУП реализуется на основе МКЭ. Если для композитного тела задано множество различных нагружений, то в этом случае применяются обобщенные эквивалентные условия прочности. Показана процедура построения обобщенных эквивалентных условий прочности. Расчет на прочность композитных тел по МЭУП с использованием многосеточных конечных элементов требует в 103 ÷ 106 раз меньше объема памяти ЭВМ, чем аналогичный расчет с применением измельченных базовых моделей композитных тел. Приведенный пример расчета на прочность композитной балки, для которой задано множество нагружений, с помощью МЭУП с применением обобщенных эквивалентных условий прочности показывает его высокую эффективность.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является разработать и обосновать способ объемного контроля температуры полимерного и композиционного материала при автоматизированной высокочастотной обработке. Разработанный способ реализуется путем внедрения термопар в тело образца по форме призмы или куба по определенной схеме их расположения по всему объему. Данная методика проста в реализации и экономически выгодна по сравнению со стоимостью дорогого и специализированного оборудования со сложной конструкцией и самих термопар, имеющих простую конструкцию. Методами достижения поставленной цели исследований контактного способа объемного контроля температуры полимерного или композиционного образца являются разработка и построение схемы расположения термопар по всему объему так, чтобы выявить наиболее точно температурный спектр полимерного или композиционного образца при автоматизированной высокочастотной обработке. Разработана схема расположения термопар. Следующим методом для достижения поставленной цели стал метод выяснения влияния на точность измерений температуры нагрева образца в зависимости от внедрения в него термопар за счет выполнения в нем отверстий для их установки. Для этого выполнен конечно-разностный математический расчет зависимости температуры образца от количества отверстий под термопары в нем в программном комплексе MSC Patran Sinda. Результаты расчета сведены и представлены на графических данных. Далее был выполнен общий математический расчет по формулам расчета процесса тепло- и массопроводности. Итогами данного расчета стали таблица и графические данные. По окончании конечно-разностного и общего математического расчета произведен сравнительный анализ полученной погрешности измерения температуры от внедрения термопар в тело образца. Исходя из этого анализа, можно сказать, что разработанная методика применима для дальнейшего исследования автоматизированной высокочастотной обработки полимерных и композиционных материалов, так как полученные погрешности не превышают допустимых 3 %. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Один класс решений уравнений идеальной пластичности
Статья научная
Исследованию и решению нелинейных дифференциальных уравнений в современной математической литературе уделяется большое внимание. Несмотря на это, методов исследования и решения таких уравнений не так много. Это точечные и контактные преобразования уравнений, различные методы разделения переменных, метод дифференциальных связей, поиски различных симметрий и их использование для построения решений, а также законы сохранения. В работе рассмотрено нелинейное дифференциальное уравнение, описывающее пластическое течение призматического стержня. Для этого уравнения найдена группа точечных симметрий. Вычислена оптимальная система одномерных подалгебр. Приведены законы сохранения, соответствующие нетеровским симметриям, а также показано, что законов сохранения не нетеровских бесконечно много. Построены несколько новых инвариантных решений ранга один, т. е. зависящих от одной независимой переменной. Показано, как из двух точных решений, переходя к линейному уравнению, можно построить классы новых решений. Таким образом, в данной работе используются практически все методы современного исследования нелинейных дифференциальных уравнений.
Бесплатно
Определение коэффициентов энергетической связи балок, соединенных под углом
Статья научная
Использование статистического энергетического метода для анализа динамических систем предполагает, что коэффициенты энергетической связи подсистем должны быть известны. Коэффициенты энергетической связи показывают, какая часть энергии переходит из одной подсистемы в другую. Они входят в систему уравнений энергетического баланса и предварительно должны быть определены аналитически, экспериментально или численно. Наиболее перспективным из перечисленных методов является численный. В частности, в данной статье использован метод конечных элементов. Целью настоящего исследования является определение коэффициентов энергетической связи двух подсистем в двух вариантах их относительного положения. За основу принята модель Г-образного соединения двух балок, которая довольно часто встречается в подобных исследованиях. Г-образное соединение частей конструкции часто встречается в строительных сооружениях, однако в других отраслях, таких как разработка космической и авиационной техники, зачастую элементы конструкции соединяются под углом, отличным от прямого. А поскольку энергетические методы могут применяться и для аэрокосмической отрасли, при разработке подходов к анализу конструкций с помощью таких методов будет полезным знание о том, как меняются энергетические параметры системы, в частности коэффициенты энергетической связи, в зависимости от того, под каким углом выполнено сопряжение их составных частей. Рассмотрены две конфигурации системы: в первой - балки соединены под прямым углом, во второй - под углом 45°. Вычислены коэффициенты энергетической связи балок для обеих конфигураций системы. Сделаны выводы о возможности распространения полученного результата на более сложные конструкции, а именно конструкции космической техники.
Бесплатно
