Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника @vestnik-susu-ctcr
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1079
Статья научная
В работе описывается алгоритм и методы принятия и реализации решения в условиях динамически меняющихся внешних и внутренних факторов, влияющих на результат принятия решений. Основную роль в данном алгоритме играет этап оценки привлекательности альтернатив и, как следствие, выбор из них наиболее привлекательной. Основной проблемой для решения данной задачи является выбор лучшей альтернативы в условиях неопределенности, когда не имеется никакой информации о возможных сценариях развития ситуации. Для решения этой проблемы в работе предлагается применить модель Раша оценки латентных переменных, которая позволяет не только получать оценки альтернатив по линейной шкале, но и оценить чувствительности альтернатив к возможным сценариям, которые имеют смысл риска потерь для каждой альтернативы при неожиданном наступлении сценариев, влекущих тяжелые последствия. Также приведены результаты моделирования процесса уточнения данных для принятия решений на основе нестационарных марковских случайных процессов. Цель исследования заключается в разработке алгоритма и динамической модели принятия решений, учитывающей ситуационное управление рисками, которая основана на теории латентных переменных и нестационарных марковских случайных процессов. Материалы и методы. Для обоснования алгоритма процесса принятия решений используется математическая модель оценки привлекательности альтернатив, основанная на модели Раша оценки латентных переменных. Для обоснования результатов оценивания были проведены вычислительные эксперименты, которые обосновали адекватность полученных оценок. Кроме того, для подтверждения возможности применения алгоритма принятия решений, который предполагает применение итераций для сбора информации, проведено математическое моделирование процесса принятия решений, которое показало для условных сценариев высокую вероятность успешного завершения процесса в заданные сроки. Результаты. На основе представленного в работе алгоритма принятия решений в условиях ограниченного времени затронут вопрос расчета весов альтернатив в условиях неопределенности с учетов динамически меняющихся внешних и внутренних условий. Описан оригинальный метод получения оценок привлекательности альтернатив в условиях неопределенности, который учитывает чувствительность альтернатив к возможным сценариям развития ситуации. Для качественного анализа результатов при принятии решений в соответствии с разработанным алгоритмом была приведена модель динамического контроля вероятности принятия решений в заданные сроки. С использованием нестационарных марковских случайных процессов появилась возможность оценить успешность принятия решений за отведенное время и рассчитать количество циклов, необходимых для уточнения исходных данных. Заключение. Благодаря использованию модели Раша оценки латентных переменных появилась возможность оценивать не только степень привлекательности альтернатив, но и производить оценку чувствительности, что позволяет получать дополнительную информацию о влиянии внешних условий на «масштаб последствий событий» по результатам принятия решений. Предлагаемый метод обработки поступающей информации, полученной на каждом этапе принятия решений, позволит получать максимально объективные оценки альтернатив и может быть использован как математический аппарат для систем поддержки принятия решений во многих сферах научной и практической деятельности.
Бесплатно
Алгоритм калибровки эталонных измерительных преобразователей давления
Статья обзорная
В работе рассматривается усовершенствованный алгоритм калибровки эталонных измерительных преобразователей давления, основанный на итеративном приближении полиномиальной функции, аппроксимирующей выходные характеристики преобразователя в соответствии с критерием равномерности. Также рассматриваются основные свойства и этапы алгоритма, и его применение в ходе калибровки измерительных преобразователей давления.
Бесплатно
Краткое сообщение
В процессе выплавки стали образуются неметаллические включения, ухудшающие ее свойства. Для определения их количеств и размеров из образца готовой стали делают микрошлиф, на котором можно видеть лишь срезы включений плоскостью микрошлифа, а не сами включения. По принятым в настоящее время в металлургии методикам информация, снимаемая с поверхности микрошлифа, обрабатывается неэффективно. В работе предложен основанный на теории вероятностей и математической статистике метод математической обработки информации о срезах включений для определения количеств и размеров самих включений в объеме металла. Приведен алгоритм расчета. Проведена проверка метода, которая показала пригодность алгоритма.
Бесплатно
Статья научная
Реализован алгоритм определения параметров математической модели механика-водителя, управляющего криволинейным движением быстроходной гусеничной машины. Приведены результаты имитационного моделирования криволинейного движения машины, управляемой механиком-водителем с назначенными параметрами.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается алгоритм решения задачи управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя, в котором эта задача формулируется как задача оптимального адаптивного терминального управления для соответствующей линейной дискретной динамической системы. Для этого исходная нелинейная непрерывная система, описывающая динамику объекта управления, линеаризуется относительно заданной опорной траектории и затем дискретизируется согласно требованиям к процессу управления, в результате чего сформированная аппроксимирующая модель представляет собой систему векторно-матричных рекуррентных соотношений. В аппроксимирующей системе учитываются все ограничения, наложенные на фазовый вектор и вектор управления, и, кроме того, предполагается, что эти ограничения имеют вид выпуклых, замкнутых и ограниченных многогранников с конечным числом вершин в соответствующих векторных пространствах. В работе формулируются задачи оптимального программного и адаптивного терминального управления для сформированной линейной дискретной динамической системы. На основе решения конечной последовательности задач оптимального программного терминального управления для аппроксимирующей линейной модели предлагается рекуррентный алгоритм оптимального адаптивного терминального управления исходной нелинейной динамической системой. При реализации алгоритма оптимального программного терминального управления используется аппарат построения и анализа областей достижимости, реализованный при помощи общего алгебраического рекуррентного метода построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем с несколькими его модификациями, направленными в основном на снижение вычислительной сложности и, как следствие, на увеличение его быстродействия. Эффективность разработанного алгоритма оптимального адаптивного терминального управления демонстрируется на численном модельном примере оптимизации адаптивного управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается алгоритм решения задачи управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя, в котором эта задача формулируется как задача оптимального адаптивного терминального управления для соответствующей линейной дискретной динамической системы. Для этого исходная нелинейная непрерывная система, описывающая динамику объекта управления, линеаризуется относительно заданной опорной траектории и затем дискретизируется согласно требованиям к процессу управления, в результате чего сформированная аппроксимирующая модель представляет собой систему векторно-матричных рекуррентных соотношений. В аппроксимирующей системе учитываются все ограничения, наложенные на фазовый вектор и вектор управления, и, кроме того, предполагается, что эти ограничения имеют вид выпуклых, замкнутых и ограниченных многогранников с конечным числом вершин в соответствующих векторных пространствах. В работе формулируются задачи оптимального программного и адаптивного терминального управления для сформированной линейной дискретной динамической системы. На основе решения конечной последовательности задач оптимального программного терминального управления для аппроксимирующей линейной модели предлагается рекуррентный алгоритм оптимального адаптивного терминального управления исходной нелинейной динамической системой. При реализации алгоритма оптимального программного терминального управления используется аппарат построения и анализа областей достижимости, реализованный при помощи общего алгебраического рекуррентного метода построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем с несколькими его модификациями, направленными в основном на снижение вычислительной сложности и, как следствие, на увеличение его быстродействия. Эффективность разработанного алгоритма оптимального адаптивного терминального управления демонстрируется на численном модельном примере оптимизации адаптивного управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя. Данная работа является второй частью статьи.
Бесплатно
Алгоритм оптимального управления замкнутой системой рынка труда на заданном временном интервале
Статья научная
Соотношение спроса и предложения на рынке труда - один из важнейших критериев эффективности функционирования экономической системы на макроуровне. Решение вопросов управления и прогнозирования динамики кадров на рынке труда является важным в силу того, что качество продукции напрямую зависит от уровня квалифицированности рабочей силы. Повышение эффективности кадровой политики работодателей требует разработки новых инструментов управления и прогнозирования динамических процессов рынка труда на макро- и микроуровнях. Рассматривается задача оптимального управления предложенной ранее замкнутой системой рынка труда. Сформулирована в общем виде задача оптимального управления системой, описываемой системой нелинейных дифференциальных уравнений. Цель исследования: нахождение кусочно-постоянных значений управления, при которых соотношение «цена - качество» на рынке труда будет максимальным в течение ближайших трёх лет.
Бесплатно
Алгоритм оценки состояния термопреобразователя сопротивления с использованием тестовых воздействий
Статья научная
Рассматривается применение тестовых воздействий для оценки состояния термометра сопротивления. Предложенный алгоритм позволяет оценивать изменение характеристик термометра сопротивления (ТС) в режиме реального времени, существенно уменьшить погрешность измерений, обусловленную изменением метрологических характеристик СИ в процессе эксплуатации.
Бесплатно
Алгоритм поддержки принятия решений в управлении качеством изготовления кабельной изоляции
Статья научная
Рассматривается проблема управления качеством изготовления кабельной изоляции на микроуровне. Существующий подход, представленный методом сканирования, в данной области не является достаточно эффективным, так как не позволяет лицу, принимающему решение (ЛПР), адекватно оценивать образующиеся экономические издержки. Для решения данной проблемы был разработан алгоритм, позволяющий оптимизировать данный процесс. В качестве критерия оптимальности использовался выигрыш, рассчитываемый как разница между экономическим эффектом, образующимся в результате регулирования параметров технологического процесса, и стоимостью управления. В свою очередь оценки экономического эффекта и стоимости управления производились на базе математического аппарата теории нечетких множеств и нечеткой логики, что позволило адаптировать модель принятия решений к индивидуальным особенностям предприятий отрасли. Преимуществом разработанного алгоритма также является его абсолютная сходимость, не дающая ему зацикливаться в процессе оптимизации. Представлены результаты численного моделирования, в ходе которого было проведено порядка ста экспериментов по управлению качеством кабельной изоляции с применением разработанного инструмента оптимизации. Результатом моделирования является зависимость усредненных значений исследуемого критерия от номера испытания, которая подтверждает адекватность разработанных информационно-аналитических и управленческих решений. Найденное решение соответствует экстремуму целевой функции и является оптимальным. В сравнении с существующим подходом принятия решений в данной области экономический выигрыш составил 14,68 %. При этом в зависимости от экономических оценок производительности и стоимости управления результаты существующего метода сканирования и описываемого алгоритма могут совпадать, однако в общем случае последний дает лучшие результаты.
Бесплатно
Статья научная
Излагается новый метод принятия решений в диалоговых системах управления многостадийными технологическими процессами производства композиционных изделий в условиях неопределенности, основанный на аппроксимации гиперпараллелепипедами областей взаимопоглощения линий равного значения целевой функции в плоскости режимных параметров.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время используется множество методов для подавления артефактов компьютерной томографии (КТ). Обычно методы приходят из научных кругов или из промышленности. Для ознакомления с методами можно найти отчеты об исследованиях или прослушать доклады на конференциях. Значительная часть методов борьбы с артефактами, тем не менее, является патентованным средством или засекреченной технологией, и не является доступной широкому кругу.Предложен алгоритм фильтрации изображений медицинской рентгеновской компьютерной томографии с адаптацией размеров апертуры и метода фильтрации к локальным характеристикам изображения. Алгоритм реализован в виде программного обеспечения и апробирован на проекционных данных томографических изображений. Приведено описание алгоритма и формул, лежащих в его основе. Оценена погрешность, даваемая алгоритмом, приведено сравнение с существующими методами фильтрации.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Алгоритм численного решения задачи Шоуолтера-Сидорова для систем леонтьевского типа
Статья научная
В статье рассмотрено решение задачи Шоуолтера-Сидорова для систем леонтьевского типа с необратимым оператором при производной. Рассмотрение начальных данных Шоуолтера-Сидорова позволяет расширить спектр практического применения модели. Предложен алгоритм ее численного решения, исследована сходимость.
Бесплатно
Алгоритм энергосберегающего управления тепловым режимом здания в условиях неопределенности
Статья
Бесплатно
Алгоритмизация оперативного управления производством
Статья научная
Решается задача оперативного управления производством, а именно календарного планирования. Для реализации процедур составления расписания выбран подход, комбинирующий различные алгоритмы теории расписаний для поставленной задачи. Он позволяет сформировать решения за приемлемое время. Предложен эффективный алгоритм диспетчеризации (составления расписания), который позволяет решить задачу в заданных условиях, учитывающий технологические особенности процессов на ООО «УралПак». Результатом его работы является расписание, близкое к оптимальному, часто и оптимальное. Этот вопрос решался путем составления нескольких расписаний (выбор количества альтернативных расписаний зависел от размерности исходных данных), а затем из полученного списка выбиралось расписание наилучшее в смысле выбранных критериев. При оценке эффективности алгоритма, в смысле составленного расписания, было выбрано в качестве показателя отношение времени ожидания очередной операции некоторым станком к общему времени выполнения заданий.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется разделение данных для обучения нейронной сети на обучающие и тестовые в различных пропорциях друг к другу. Ставится вопрос о том, насколько качество распределения данных и их правильность аннотирования могут повлиять на конечный результат построения модели нейронной сети. В работе исследуется алгоритмическая устойчивость обучения глубокой нейронной сети в задачах распознавания микроструктуры материалов. Исследование устойчивости процесса обучения позволяет оценить работоспособность нейросетевой модели на неполных данных, искаженных на величину до 10 %. Цель исследования. Исследование устойчивости процесса обучения нейронной сети при классификации микроструктур функциональных материалов. Материалы и методы. Искусственная нейронная сеть является основным инструментом, на базе которого производятся исследования. Используются разные подтипы глубоких сверточных сетей, такие как VGG и ResNet. Обучение нейросетей ведется с помощью усовершенствованного метода обратного распространения ошибки. В качестве исследуемой модели используется замороженное состояние нейронной сети после определенного количества эпох обучения. Произведено случайное распределение количества исключаемых из исследования данных для каждого класса в пяти различных вариантах. Результаты. Исследован процесс обучения нейронных сетей. Проведены результаты вычислительных экспериментов по обучению с постепенным уменьшением количества исходных данных. Исследованы искажения результатов вычисления при изменении данных с шагом в 2 процента. Выявлен процент отклонения, равный 10, при котором обученная нейросетевая модель теряет устойчивость. Приведены промежуточные результаты вычисления до исследования устойчивости модели обучения. Заключение. Полученные результаты означают, что при установленном количественном или качественном отклонении в обучающем или тестовом множествах результатам, которые получаются с помощью обучения сети, вряд ли можно доверять. Хотя результаты данного исследования применимы для частного случая, т. е. задачи распознавания микроструктуры с помощью ResNet-152, авторы предлагают более простую методику исследования устойчивости нейросетей глубокого обучения на основе анализа тестового, а не обучающего множества.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Приведены алгоритмы 3d-компьютерного геометрического моделирования на примере задачи совмещения заданной параболы и однополостного эллиптического гиперболоида. Рассмотрено геометрически точное решение этой задачи в частном случае. Для общего случая решение получено на основе 3d-алгоритмов и построения модели по типу «черного ящика».
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматривается автоматизация процессов планирования ремонтно-технического обслуживания паровых котлов теплоэлектростанций. Автоматическое планирование осуществляется на основе приоритетного подхода с учетом вводимых факторов регламентной периодичности и продолжительности по видам проводимых ремонтов (капитальный, средний, текущий). При этом предусматривается корректировка полученных проектов графиков специалистами станций в автоматизированном режиме. Приводятся результаты формализации ограничений, которые необходимо учитывать при расстановке ремонтов, в том числе ограничений, задаваемых для различных станций и различных типов агрегатов, а также ограничений, задаваемых на пересечение агрегатов в рамках одной станции. Также алгоритм предусматривает учет дней, в течение которых проведение определенного вида ремонтных работ нежелательно. Предложены способы реализации данных ограничений с учетом равномерного распределения ремонтов в течение года.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматривается автоматизация процессов планирования диагностических обследований металла паровых котлов. Приводятся результаты формализации критериев отбора элементов, а также описываются модули, определяющие решение об отборе элементов агрегатов в программу диагностирования. Описывается алгоритм автоматизированного формирования программ диагностики на основе шаблонов программ, которые наполняются данными на подготовительном этапе работы перед повседневной эксплуатацией программного комплекса. Предложен общий порядок работы программного комплекса, включающий в себя цикличное выполнение последовательности операций ввода данных о последнем проведенном техническом диагностировании и разработку новой программы предстоящих обследований на основе ранее введенных данных.
Бесплатно
