Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
В статье представлено расчётно-экспериментальное исследование динамических характеристик макета рамы телескопа космического аппарата. Основное внимание уделено методике проведения вибродинамических испытаний с использованием трёхкомпонентного лазерного виброметра и созданию конечно-элементной модели исследуемого макета. Для анализа динамики конструкции определены основные критерии, такие как модальные параметры, валидация модели и гармонический анализ. Особое внимание уделяется влиянию преобразования экспериментальных данных на точность расчёта критерия модальной достоверности. Исследован макет рамы телескопа, представляющий собой ферменную конструкцию, закреплённую на пружинах. Испытания проводились путём приложения случайного воздействия типа «белый шум». Получены динамические характеристики конструкции, включая собственную частоту колебаний, которая составила 93,7 Гц. Экспериментальные данные сравнивались с результатами конечно-элементного моделирования, показавшими значительное расхождение между ними, особенно в области собственных частот. Это свидетельствует о необходимости корректировки конечно-элементной модели. Рассмотрены различные критерии оценки соответствия расчётных и экспериментальных моделей, такие как координатный критерий модальной достоверности (COMAC), критерий модальной достоверности (MAC), взаимный критерий гарантии (CSAC) и взаимный коэффициент пропорциональности (CSF). Эти критерии помогают оценить степень совпадения форм колебаний и частотных характеристик. Проведён анализ влияния преобразований экспериментальных данных в разные единицы измерения на результаты расчётов этих критериев. Сделан вывод о том, что текущая расчётная модель требует доработки и уточнения параметров для достижения лучшего соответствия с реальностью.
Бесплатно
Статья научная
Системы нечеткой логики широко используются в задачах классификации благодаря их способности работать с неопределенностью, неточностью и субъективностью в данных. В отличие от традиционных «четких» методов, нечеткая логика позволяет описывать входные характеристики и выходные классы с помощью лингвистических переменных, таких как «высокий», «средний» и «низкий», что делает модели более интерпретируемыми и согласованными с человеческой логикой. Ключевым ограничением данного подхода является необходимость построения базы правил с привлечением экспертных знаний, а также неоднозначность в выборе подходящих форм функций принадлежности. Для решения этих проблем используются различные алгоритмы оптимизации. Один из таких алгоритмов – генетическое программирование, целью которого является эволюция базы правил, способной точно улавливать лежащие в основе закономерности для правильной классификации, сохраняя при этом интерпретируемость за счет структурной адаптации. В данной статье рассматривается подход применения самонастраивающегося генетического программирования в сочетании с дифференциальной эволюцией для построения баз правил нечеткой логики. Также представлены их практическая реализация и применение к задачам классификации.
Бесплатно
Решение задачи о растяжении упругопластической полосы, ослабленной разрезами и отверстиями
Статья научная
В данной работе строится граница между упругой и пластической областями в растягиваемой полосе. Полоса ослаблена боковыми разрезами и отверстиями. Разрезы могут иметь произвольную форму, их количество не ограничено. Такие задачи являются актуальными до сих пор, поскольку их решение позволяет сделать оценку предельного состояния рассматриваемой конструкции. Для решения подобной задачи в настоящее время очень часто используются численные методы, к сожалению, часто без особого обоснования. Поэтому все более актуальными становятся аналитические методы решения подобных задач. В настоящей работе приведены законы сохранений дифференциальных уравнений. Сохраняющийся ток линеен по первым производным. Задача решается в два этапа. На первом этапе решается Дирихле для уравнения Лапласа, на втором – используется техника законов сохранения. Это позволяют свести нахождение компонент тензора напряжений в каждой точке к контурному интегралу по границам рассматриваемой области и дает возможность построить упругопластическую границу. Построенное решение позволяет написать программу для численного расчета задачи о растяжении полосы, ослабленной разрезами и отверстиями. При этом форма разрезов и отверстий не существенна, достаточна, чтобы границы были кусочно-гладкими.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается решение задачи фильтрации с применением фильтра Калмана при оптимальной настройке радиоотражающего сетеполотна. Рассмотрен крупногабаритный трансформируемый рефлектор космического базирования. В процессе выведения данной конструкции на заданную орбиту возможен уход реальной формы радиоотражающего сетеполотна от желаемой. Для обеспечения поточечной настройки активной части сетеполотна применяется тросо-вантовая система. Узловые точки радиоотражающей поверхности связаны с тыльной стороной сетеполотна через ванты. В них встроены актюаторы, позволяющие изменять длину вант. В качестве исполнительного органа выбран пьезоактюатор. Путем поточечной настройки пьезоактюаторов происходит натяжение сетеполотна до необходимой формы. Это позволяет обеспечивать качественную диаграмму направленности и высокий уровень сигнала при приёмепередаче данных. Приведены конкретные значения возмущающих воздействий. Для измерения напряжения питания на пьезоактюаторе и длины ванты применяются преобразователь напряжения и лазерный сканер. Определены возможные отклонения от расчётного начального положения. В соответствии с принципом разделения сперва решается задача оценивания, затем задача управления. Задача оценивания решается с использованием фильтра Калмана. Задача управления - с использованием алгоритма оптимального управления по иерархии целевых критериев. Представлены результаты численного моделирования. Показано успешное решение поставленной задачи при вариативных значениях шумов измерений и возмущающих воздействий. Приведено сравнение с траекториями, полученными с использованием различных алгоритмов оптимального управления.
Бесплатно
Статья научная
Отказы элементов при работе технических и многих других систем имеют, как правило, случайный характер. Это приводит к различным моделям процесса восстановления, изучаемым в теории вероятностей и математической теории надежности. В процессе восстановления отказавшие элементы восстанавливаются или заменяются на новые, при этом часто происходит изменение стоимостей и качества восстанавливаемых элементов (функций распределения наработок до отказа). В работе рассматривается функция затрат (средняя стоимость восстановления) в процессе восстановления порядка в котором по определенному правилу изменяются стоимости каждого восстановления и функции распределения наработок. Учитывая, что функция восстановления (среднее число отказов) хорошо изучена в теории надежности, получено решение интегрального уравнения для функции затрат через функцию восстановления рассматриваемой модели. Для процесса восстановления порядка получена формула вычисления функции затрат через функцию восстановления простого процесса, образованного сверткой всех функций распределения периодической части. Для практического применения получены явные формулы функции затрат при процессе восстановления, у которого периодическая часть распределена по экспоненциальному закону или закону Эрланга порядка m с одним и тем же показателем α. Полученные формулы могут быть использованы для изучения свойств функции затрат и решения оптимизационных задач в стратегиях проведения процесса восстановления в терминах «цена», «качество», «риск», если, например, за качество принимать среднее число отказов, за цену - среднюю стоимость восстановлений, за риск - дисперсии числа отказов или стоимости восстановлений.
Бесплатно
Решение краевых задач уравнений двумерной теории упругости с помощью законов сохранения
Статья научная
Плоская задача для уравнений упругости достаточно хорошо изучена. Это объясняется ее важностью для приложений и тем, что уравнения сводятся к системе Коши - Римана. Несмотря на это, точных решений, которые описывали бы напряженно-деформированное состояние тел конечных размеров, не так много. Законы сохранения для дифференциальных уравнений появились более ста лет назад, но, как правило, они не использовались для решения конкретных задач, а представляли «чисто академический» интерес. Ситуация изменилась с развитием техники построения законов сохранений для произвольных систем дифференциальных уравнений, а затем - с использованием законов сохранения для решения краевых задач теории пластичности и упруго-пластичности. В этой статье построены новые законы сохранения для уравнений плоской теории упругости в стационарном случае. Эти законы образуют бесконечную серию, которая тесно связана с решениями уравнений упругости. Именно этот факт позволил свести решение краевых задач в терминах перемещений к вычислению контурных интегралов по границе области, ограниченной изучаемым упругим телом. Из данной методики следует, что область может быть многосвязной, а граница - кусочно-гладкой .
Бесплатно
Решение первой краевой задачи плоской теории упругости с помощью законов сохранения
Статья научная
Решению краевых задач для уравнений плоской теории упругости посвящено огромное количество работ. Большинство исследований этого направления основывается на формуле, найденной Г. В. Колосовым. Ему первому удалось выразить общее решение задачи о плоской упругой деформации через нахождение двух независимых функций комплексного переменного. Это позволило применить для решения задач теории упругости хорошо разработанную теорию аналитических функций. Позднее метод решения, основанный на формуле Колосова, был развит его учеником Н. И. Мусхелишвили. Но описанный метод имеет существенные ограничения. Он применим только для тех областей, которые можно конформно отобразить на круг. Поэтому необходимы и другие способы решения задач теории упругости, поскольку большое количество практически важных задач решается для областей, которые не удовлетворяют этому условию. Развиваемый в работе метод основан на использовании законов сохранения, которые построены для уравнений, описывающих плоское деформируемое состояние. Сделанные в работе предположения позволяют построить решение первой краевой задачи для произвольных плоских областей, ограниченных кусочно-гладким контуром. При этом нахождение компонент тензора напряжений сводится к вычислению контурных интегралов по границе рассматриваемой области. Как и в случае, рассмотренном Г. В. Колосовым, решение задачи основывается на двух точных решениях уравнений Коши – Римана, имеющих особенности в произвольной точке рассматриваемой области.
Бесплатно
Статья научная
Течение газа, вытекающего из сопла ракеты, описывается системой уравнений Навье - Стокса. Для поиска решения уравнений Навье - Стокса в общем случае используются численные методы. Однако даже современные численные методы не позволяют осуществить моделирование течения газа с учетом всех особенностей течения. Это связано со сложными физическими процессами, возникающими при течении газа из сопла, и ограничением вычислительных возможностей. Существует как минимум два пути решения этой сложности: разрабатывать численные методы, использующие меньшую вычислительную сложность, или повышать производительность вычислительных систем. В связи с этим, целью многих научных исследований является разработка численных методов, которые по отношению к существующим методам требуют меньше вычислительных ресурсов и, одновременно с этим, позволяют находить решение без потери точности. В 1959 г. Aksel C. Wiin-Nielsen представил новый численный метод для решения задачи прогнозирования погоды, названный методом траекторий. В 1966 г. К. М. Магомедов использовал аналогичных подход при разработке численного алгоритма для поиска численного решения задачи, моделирующей трехмерное течение газа. В 1982 г. O. Pironneau развил этот метод для построения численного решения двумерных уравнений Навье - Стокса. В настоящее время эти методы интенсивно развиваются и у них устоялось общее название: полулагранжевы или эйлеролагранжевы методы. Чтобы использовать преимущества этого подхода, ученые раскладывают уравнения Навье - Стокса на три составляющие: конвективная часть (гиперболическая часть уравнений), эллиптическая часть и часть известных величин, которая записывается в правой части уравнений. При решении уравнений Навье - Стокса полулагранжевы методы используются для аппроксимации конвективной части. К этой части относятся все слагаемые уравнения неразрывности. Для разработки численного метода мы будем искать решение уравнения неразрывности. Консервативные версии полулагранжевых методов основаны на теореме Гаусса - Остроградского (теорема о дивергенции в зарубежной литературе). Такой подход позволяет достигнуть выполнения закона сохранения для численного решения задачи в норме пространства L1. Целью нашего исследования является разработка численного алгоритма с использованием разных шагов по времени в разных частях вычислительной области. Это позволит добиться выполнения одновременно трех важных свойств: сходимости численного решения задачи к точному ее решению, снижения вычислительной сложности метода, выполнения закона сохранения без использования поправочных (весовых) коэффициентов. Чтобы построить такой алгоритм, мы разбили одномерную вычислительную область на две части (подобласти), в которых мы используем разные шаги по времени. Основная сложность при разработке алгоритма состоит в поиске численного решения на границах двух подобластей. Одномерное (по пространству) уравнение неразрывности является тестовым уравнением для разработки алгоритма, на котором показана принципиальная возможность создания алгоритма с указанными свойствами. В дальнейших исследованиях этот алгоритм будет обобщен для решения двумерной и трехмерной задач. При моделировании реальных задач описанный подход позволит более точно моделировать течение газа без искусственного размывания, связанного с вычислением интегралов на нижнем слое по времени, в частях вычислительной области с высоким уровнем изменения численного решения
Бесплатно
Самоконфигурируемые алгоритмы генетического программирования с адаптацией на основе истории успеха
Статья научная
В данной работе представлен новый метод самонастройки алгоритмов генетического программирования (ГП), который базируется на идеях метода Success History based Parameter Adaptation (SHA), изначально разработанного для алгоритма дифференциальной эволюции (ДЭ). Основная идея метода заключается в динамическом анализе истории успешных решений для адаптации параметров алгоритма в процессе поиска решения. Для реализации этой концепции схема работы классического ГП была модифицирована таким образом, чтобы имитировать схему ДЭ, что позволило интегрировать механизм SHA в ГП. Полученный алгоритм, обозначенный как SHAGP (Success-History based Adaptive Genetic Programming), демонстрирует новые возможности для адаптации параметров, таких как вероятность скрещивания и мутации. В работе также проведён обзор существующих методов самонастройки алгоритмов ГП, что позволило выявить их ключевые преимущества и ограничения и использовать эти знания при разработке SHAGP. Дополнительно предложены новые операторы скрещивания, позволяющие динамически настраивать вероятность скрещивания, учитывать селективное давление на данном этапе, а также реализующие многородительское скрещивание. Такая модификация позволяет более гибко управлять процессом рекомбинации генотипов, улучшая адаптивность алгоритма к решаемой задаче. Для настройки вероятностей применения различных операторов (селекции, скрещивания, мутации) используются методы самоконфигурирования эволюционных алгоритмов, в частности, Self-Configuring Evolutionary Algorithm и Population-Level Dynamic Probabilities Evolutionary Algorithm. В рамках работы было реализовано два варианта алгоритма – SelfCSHAGP и PDPSHAGP. Эффективность предложенных алгоритмов была проверена на наборах задач из Feynman Symbolic Regression Database. Каждый алгоритм запускался многократно на каждой задаче для получения достоверной статистической выборки, а результаты сравнивались с использованием статистического критерия Манна – Уитни. Экспериментальные данные показали, что предложенные алгоритмы достигают более высокого показателя надёжности по сравнению с существующими методами самонастройки ГП, причём метод PDPSHAGP демонстрирует наилучшую эффективность более чем в 90 % случаев. Такой универсальный механизм самонастройки может найти применение в широком наборе областей, таких как автоматизация машинного обучения, обработка больших данных, инженерный дизайн, медицина, а также в космических приложениях, например, при проектировании навигационных систем для космических аппаратов и разработке систем управления летательными аппаратами. В этих сферах критически важны высокая надёжность алгоритмов и их способность находить оптимальные решения в сложных многомерных пространствах.
Бесплатно
Статья научная
В статье предлагается применение методов кластеризации для определения наиболее подходящего количества нечетких термов при построении генетической нечеткой системы. При этом система на нечеткой логике применяется для решения задач классификации данных и автоматически формируется генетическим алгоритмом. В работе использовался генетический алгоритм с кодировкой термов и классов в бинарную строку, при этом каждый индивид кодировал базу правил. Для построения базы правил необходимо задавать такой параметр, как количество нечетких термов, так как он существенно влияет на качество сформированных классификаторов. Для выявления лучшего метода кластеризации данных было проведено сравнение наиболее известных алгоритмов: DBSCAN, k-средних и алгоритм среднего сдвига. Для оценки эффективности подобранного количества нечетких термов были проведены вычислительные эксперименты на нескольких наборах данных. По результатам было определено, что алгоритм среднего сдвига подбирает такое количество термов, которое позволяет строить более точные классификаторы в сравнении с двумя другими методами, участвовавшими в тестировании. Также было проведено сравнение с альтернативными методами классификации, такими как k ближайших соседей, метод опорных векторов и нейронные сети, в результате которого предложенный метод показал сравнимое качество классификации. Разработанный подход к автоматизации определения количества термов позволяет исключить ручной подбор грануляции для различных данных, снижая затраты на создание эффективной нечеткой системы для задачи классификации.
Бесплатно
Статья научная
Многокритериальная нестационарная оптимизация является недостаточно изученным на данный момент классом задач оптимизации, однако представляет собой большую практическую ценность. В задачах многокритериальной нестационарной оптимизации целевые функции, их параметры и ограничения, накладываемые на область поиска, изменяются во времени, из этого следует изменение решения задачи. При возникновении изменений в задаче алгоритму необходимо адаптироваться к изменениям таким образом, чтобы скорость сходимости к решению задачи была достаточно высокой. Работа посвящена сравнению эффективности использования трех разных подходов к формированию популяции при возникновении изменений в задаче многокритериальной нестационарной оптимизации: использование полученных на предыдущем шаге решений, случайная инициализация популяции и частичное использование предыдущих решений. В первой части статьи приводится классификация изменений, возникающих в задачах этого типа; рассматриваются существующие на данный момент подходы к решению задач, основанные на использовании эволюционных алгоритмов. В ходе исследования при решении задач многокритериальной нестационарной оптимизации используются алгоритмы многокритериальной оптимизации NSGA-2 и SPEA2, для сравнения подходов к формированию популяции используется набор тестовых задач. Полученные результаты были обработаны с помощью статистического критерия Манна - Уитни. Было выявлено, что скорость изменений в задаче влияет на эффективность использования при формировании популяции решений, полученных в предыдущий момент времени.
Бесплатно
Сравнительный анализ схем селекции и замещения для генетического программирования
Статья научная
Механизм селекции в генетическом программировании привлек внимание многих исследователей, в результате чего были предложена лексикейс селекция и её варианты. Однако схемы замещения часто выходят за рамки большинства исследований по генетическому программированию. В этой статье изучается влияние различных механизмов селекции, когда они применяются как к отбору родителей, так и к замещению. Цель исследования – оценить эффективность различных схем селекции родителей и селекции окружающей средой в генетическом программировании. Для этого в статье сравниваются четыре метода селекции родителей, семь методов замещения и два метода выбора первого родителя в паре, что дает в общей сложности 56 комбинаций. Эксперименты проводились на наборе из 10 регрессионных задач из коллекции PMLB dataset, а коэффициент детерминации использовался в качестве показателя качества. Для анализа значений качества решений использовались статистические тесты Манна – Уитни и ранжирование по Фридману. Анализ результатов показывает, что лексикейс селекция с уменьшенной выборкой может быть эффективным механизмом, выбор текущего индивида в качестве одного из родителей может быть полезным и что либо попарное сравнение, либо выбор лучших из родителей и потомков является эффективной стратегией замещения. Результаты, полученные в этом исследовании, могут быть применены для повышения эффективности решения задач символьной регрессии, которые часто возникают в аэрокосмической отрасли, например, для прогнозирования параметров деградации солнечных панелей или диаграмм направленности антенн.
Бесплатно
Уменьшение погрешностей местоопределений объектов радионавигационной системы
Статья научная
В представленной работе рассмотрен метод повышения точности местоопределения бортовой станции по сигналам радионавигационных систем наземного базирования. В радионавигационной системе на основе излучения сигнала ведущей опорной станцией производится приём сигналов ведомыми опорными станциями с определением моментов их прихода относительно собственных шкал времени. С другой стороны, на основе излучения сигналов ведомыми опорными станциями производится приём сигналов ведущей опорной станцией с определением моментов их прихода относительно собственной шкалы времени. Согласно измеренным моментам прихода излучённых сигналов, вычисляются временные поправки к шкалам времени ведомых опорных станций относительно ведущей опорной станции. Так как вычисление временной поправки производится за время не более 10 с, то исключаются случайные составляющие, обусловленные непостоянством скорости распространения поверхностной электромагнитной волны в следствие непостоянства параметров окружающей среды и параметров приповерхностного слоя участка распространения электромагнитной волны. При превышении вычисленного значения временной поправки длительности тактового интервала формируемого сигнала проводят коррекцию момента (с точностью до такта) формирования модулирующего кода сигнала, излучаемого ведомой опорной станцией, и коррекцию вычисленного значения временной поправки на величину скорректированных ранее длительностей тактов. Откорректированные значения временных поправок (предварительно закодированных) передаются каждой из ведомых опорных станций в составе их навигационных сигналов. Потребитель навигационной информации принимает сигналы, излучённые опорными станциями, через декодирование выделяет из сигналов опорных станций информацию о рассогласовании временных шкал и проводит измерения радионавигационных параметров с повышенной точностью, обусловленной компенсацией погрешности несинхронности сигналов излучения ведомых опорных станций радионавигационной системы.
Бесплатно
Упруго-пластическое кручение двухслойного стержня
Статья научная
Изучается упруго-пластическое кручение двухслойного стержня под действием крутящего момента. Предполагается, что стержень состоит из двух слоев. Каждый слой обладает своими упругими свойствами, но пластические свойства у обоих слоев одинаковые. Граница контакта слоев расположена вдоль оси ох. Боковая граница стержня свободна от напряжений, на границе раздела непрерывны перемещения и напряжения. Компоненты тензора напряжений в точке вычисляется с помощью контурных интегралов, полученных из законов сохранения, вычисленных по боковой границе. Далее второй инвариант тензора напряжений сравнивается с пределом текучести. В тех точках, где достигается предел текучести реализуется пластическое состояние, в остальных - упругое. Это позволяет построить границу между пластической и упругой областями. Данная методика дает способ вычислить упруго-пластические границы для основных прокатных профилей стержней. Это предполагается сделать в последующих работах. Напоминаем, что ранее с помощью законов сохранения решены основные краевые задачи для пластической двумерном среды, упруго-пластического кручения изотропных стержней и упругих сред для тел конечных размеров.
Бесплатно
Упругопластическая задача в случае неоднородной пластичности в условиях сложного сдвига
Статья научная
В работе решена плоская упругопластическая задача о напряженном состоянии в условиях сложного сдвига в теле, ослабленном отверстием, которое ограничено кусочно гладким контуром. Напряженное состояние сложного сдвига возникает в цилиндрическом теле бесконечной длины под действием нагрузок, направленных по образующим цилиндра и постоянным вдоль образующих. При этом при достаточно большой нагрузке в теле возникают как упругие, так и пластические зоны. Как и в любой задаче подобного рода, возникает необходимость в нахождении заранее неизвестной границы, разделяющей упругую и пластическую зоны. Отыскание такой границы непростая задача, но специфика упругопластических задач о сложном сдвиге состоит в том, что решение подобных задач проще, чем решение аналогичных упругих задач. По-видимому, впервые этот факт отметил Г. П. Черепанов. Упругопластическим задачам о сложном сдвиге в случае однородной и изотропной пластичности посвящена обширная литература. Во всех статьях, в которых решаются задачи о сложном сдвиге, существенно используют представление напряжений и смещений в упругой зоне в комплексном виде. В предлагаемой работе решены задачи о сложном сдвиге с помощью законов сохранения. При этом предполагается, что предел текучести является функцией от координат точки, в которой исследуется напряженное состояние. Известно, что упругие свойства конструкционных материалов могут быть однородными и изотропными, а при этом их предел текучести и прочности - неоднородным. Такая ситуация наблюдается, например, при нейтронной бомбардировке конструкционных материалов. В данной статье будет изучена именно такая ситуация. В статье приведены законы сохранения для уравнений, описывающих сложный сдвиг. При этом предполагалось, что компоненты сохраняющегося тока зависят от компонент тензора напряжений и координат. Компоненты тензора напряжений входят в них линейно. Задача о нахождении компонент сохраняющегося тока свелась к системе Коши-Римана. Решение этой системы позволило свести вычисления компонент тензора напряжений к криволинейному интегралу по контуру отверстия и тем самым найти границу между упругой и пластической областями. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Статья научная
В космической технике применяются тонкие пластины, которые предварительно растягиваются с помощью сил в ее плоскости и прикрепляются к жестким ребрам. В пожарной технике спасения разрабатываются конструкции пластин, представляющие натяжное полотно, поддерживаемое дронами, для гашения энергии падающего с высоты человека при его эвакуации как с высотного объекта, так и в других исключительных случаях. Пластины тонкие, обычно состоят из композиционного материала. В качестве нагрузок превалируют поперечные силы; для уменьшения прогиба полотно предварительно натягивается на жесткий контур. В работе получены уравнения Б. Сен-Венана и Т. Кармана для ортотропной пластины с учетом приращения температуры. Первые представляют собой уравнения равновесия в перемещениях с начальными усилиями, а вторые - систему нелинейных уравнений неразрывности деформаций и нелинейных уравнений равновесия. Форма представления моделей дифференциальная. Рассмотрены примеры расчета пластины на действие сосредоточенной силы и предварительного растяжения. Континуум пластины заменен дискретной областью; дифференциальные соотношения заменены конечно-разностными аналогами. Нелинейные уравнения решались итерациями. Расчет тонкой пластинки на действие сосредоточенной силы показал, что получаемые продольные силы настолько велики, что напряжения на два-три порядка превышают напряжения, допускаемые для рассматриваемого ортотропного материала. Для уменьшения напряжений, пластину предварительно растягивают. Изгибаемая поверхность становится более монотонной, прогиб уменьшается, это влечет к понижению уровня напряжений. Сравнение расчетов от действия сосредоточенной силы и изменения температуры показало, что в данной гибкой пластинке малой толщины эффект температурного воздействия незначителен. Аппарат теории Кармана относительно сложен в численной реализации. Смешанная форма модели в напряжениях и перемещениях требует дополнительных исследований сходимости решений. Модель деформирования Сен-Венана как модель гибкой пластины небольшого прогиба позволяет решать задачи обеспечения жесткости и прочности сложного продольно-поперечного изгиба ортотропных пластин.
Бесплатно
Статья научная
Построение детализированного учета, позволяющего генерировать сложную, аналитическую отчетность, является непреложным требованием современной финансовой системы. Для предприятий госкорпорации «Роскосмос» с позаказным и мелкосерийным производством, работающих в условиях 275 ФЗ, отличающихся большим количеством НИОКР и высокой степенью неопределенности в процессе создания продукции, эта задача является системообразующей. Отчетность должна содержать согласованные непротиворечивые данные на любом участке управленческого и бухгалтерского учета на любой момент времени. Наряду с этим, система должна обеспечивать гибкость, надежность и быстродействие, присущие транзакционным базам данных. Для построения информационной поддержки, удовлетворяющей указанным условиям, требуется либо разделять OLTP и OLAP схемы данных, либо применять специализированные решения, основанные на использовании структур и методик, оптимизированных для выполнения OLAP операций в традиционных РСУБД. В данной статье рассматривается подход к формированию многомерных данных в автоматизированной системе управления финансово-экономическими задачами как эффективная альтернатива сложным и дорогостоящим BI-решениям. В отличие от многих коммерческих решений, описываемая система не хранит избыточные данные (например, регистры оперативного учета в платформе «1С: Предприятие»), необходимые для построения аналитического учета. Лежащие в ее основе структуры данных и методы их обработки позволяют осуществлять все виды учета и иметь мощные инструменты построения аналитической отчетности. В статье предлагаются алгоритмы работы системы на примере построения простых OLAP кубов, применяемых в реальных задачах автоматизации финансово-экономической деятельности в АО «ИСС» для одной из подсистем «Покупки». Проведена формализация этих задач, рассмотрен математический аппарат построения многомерных моделей данных на основе информации из фиксированного набора нормализованных таблиц реляционной БД. Представлены примеры SQL запросов и выходных данных. Обобщены преимущества применения системы в оперативном, управленческом и бухгалтерском учете на предприятии, повышающие ее эксплуатационную эффективность.
Бесплатно
Статья научная
Современные и перспективные динамические системы комплексов авиационного вооружения Воздушно-космических сил (далее - системы) характеризуются усложнением структуры и повышением требований к надежности и эффективности функционирования. Более того, системы поколения 4++ и 5 достаточно уникальны и (или) малосерийны, а составляющие их элементы в своей основе миниатюрны и дороги, поэтому необходимым условием при выполнении требований контролепригодности к системам и составляющим элементам является максимально возможное сохранение качества исходного базиса при неизбежной новой трактовке дополнительной информации. Дальнейшее внедрение в практику решения задач технической диагностики (ТД) технологий искусственного интеллекта позволяет получать адекватные результаты практически с любой точностью. Достоверность результатов будет определяться исключительно пунктуальностью задания данных и полнотой математического описания систем, процессов и событий рассматриваемой предметной области. Поэтому следует ожидать, что дальнейшее развитие теории и практики ТД будет идти по пути более глубокого изучения физических процессов, происходящих в системах, и более точного математического задания процедур поиска места отказа систем. Целью работы установлена разработка взаимосвязанной совокупности математических и логических блок-схем получения и применения диагностических знаний в программно-математическом обеспечении современных и перспективных бортовых средств контроля технического состояния (ТС) систем. Приоритетным направлением в подобных исследованиях является дифференцированная селекция апробированных методов ТД с выбором соответствующего математического и алгоритмического аппарата прямого вероятностного моделирования систем. Представлена блоксхема и рассмотрен вариант практического приложения разработанного алгоритма последовательного распознавания отказов систем (далее - алгоритм, если из контекста изложения материала ясно, что речь идет именно о разработанном алгоритме). С применением алгоритма отсутствует необходимость в декомпозиции систем, а потенциал многократных повторений результатов случайного процесса смены ТС систем предопределяет возможность получения больших выборок с высокой точностью программной компиляции.
Бесплатно
Эволюции эвристик для синтеза селекции в генетическом алгоритме
Статья научная
Предлагается метод автоматического проектирования операторов селекции для генетического алгоритма, основанный на подходе Evolution of Heuristics (EoH), который объединяет возможности больших языковых моделей (LLM) и эволюционного поиска. Проектирование селекции проводилось на трех задачах псевдобулевой оптимизации, а тестирование на 17 функциях из набора IOHprofiler. Проводились два эксперимента с явным знанием о типе решаемой задачи и без него. В качестве языковой модели использовалась DeepSeek-Coder-V2, которая была локально развернута с помощью фреймворка Ollama. Качество спроектированных эвристик определялось на основании сравнения с результатами стандартной ранговой селекции. Проведено сравнение качества полученных решений с классическими схемами селекции (турнирной, пропорциональной, ранговой), а также с методом FunSearch, ранее применявшимся для генерации новых реализаций ранговой селекции. Сравнение различных эвристик проводилось по множеству запусков на каждой из 17 задач с помощью непараметрического статистического теста Манна – Уитни. Было показано, что автоматически спроектированные эвристики обладают уникальными свойствами, причем отсутствие информации о типе и структуре решаемой задачи привело к большему разнообразию сгенерированных решений. А именно в одном из запусков спроектированный код без информации о типе задачи выбирает особей, чья приспособленность отличается от максимальной менее чем на половину расстояния от максимальной приспособленности до медианной. Иными словами, это вариант турнирной селекции с адаптивным размером турнира, основанным на распределении качества. Наличие информации о типе решаемой задачи приводило к тому, что языковая модель генерировала типовые известные решения, в частности варианты простой турнирной селекции. Предложенный подход может быть применен и для других задач автоматического проектирования алгоритмов целиком или в виде компонентов алгоритмов.
Бесплатно
Эволюционный алгоритм с механизмом снижения размерности на основе автоэнкодеров
Статья научная
Многие современные прикладные задачи оптимизации формулируются как модели «чёрного ящика», для которых характерно отсутствие аналитической информации о целевой функции и её свойствах. Эволюционные алгоритмы стали популярным инструментом для решения подобных задач, однако их эффективность существенно снижается в задачах высокой размерности со сложной топологией пространства поиска. Вместе с тем, для эффективной работы такие алгоритмы требуют генерацию большого числа пробных решений, что может быть недостижимо в приложениях с дорогостоящей оценкой целевой функции. Для преодоления этих ограничений в работе представлен новый подход к эволюционной оптимизации. Его ядром является адаптивная процедура снижения размерности на основе автоэнкодера, который динамически обучается на основе данных популяций, полученных в ходе оптимизации. Стратегия основана на параллельной работе двух алгоритмов оптимизации: один исследует исходное пространство, а другой – латентное пространство, строящееся автоэнкодером как компактное нелинейное отображение текущей популяции. Такой подход позволяет алгоритму гибко подстраиваться под структуру конкретной задачи. Проведён анализ эффективности предложенного метода на наборе эталонных задач, исследованы сходимость алгоритма на разных стадиях эволюционного процесса и зависимость от выбора размерности сжатого пространства. Полученные результаты обработаны с помощью статистического критерия Манна – Уитни – Уилкоксона. В качестве метода оптимизации субпопуляций использован алгоритм L-SRTDE. В результате численных экспериментов было установлено, что предложенный алгоритм стимулирует более эффективное исследование пространства поиска на начальных этапах оптимизации, но в среднем незначительно уступает в эффективности базовому алгоритму.
Бесплатно
