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: 1099
Статья научная
Рассматривается задача гарантированного оценивания состояния динамических систем в условиях неопределенности, когда известны только множества возможных значений возмущений и помех, а статистическая информация о них отсутствует или не может быть получена. Описан алгоритм полиэдральной аппроксимации информационных множеств, когда множества возможных значений возмущений и помех являются многогранниками. Алгоритм основан на неявном описании информационного множества системами линейных уравнений и неравенств и решении ряда задач линейного программирования. Рассмотрены методы повышения точности оценивания с помощью учета дополнительной информации о характере возмущений и помех. Описано гарантированное оценивание вектора состояния динамической системы, когда возмущения заданы в виде системы функций с неизвестными коэффициентами. В этом случае за счёт использования информации о том, что коэффициенты разложения являются постоянными, оценка вектора состояния получается точнее, чем в случае, когда возмущение известно с точностью до множества возможных значений. Приведен численный пример, демонстрирующий работу алгоритма. Целью исследования является разработка методов гарантированного оценивания состояния, возмущений и помех. Методы исследования. В работе использовались методы теории оптимизации, фильтрации, линейной алгебры, пакет прикладных программ MATLAB. Результаты. Описан метод гарантированного оценивания вектора состояния динамической системы с учётом дополнительной информации о характере возмущений. Описан метод полиэдральной аппроксимации информационных множеств, позволяющий получать гарантированную оценку вектора состояния, вектора возмущений и помех, а также множества прогнозов, что может быть использовано при разработке адаптивных алгоритмов оценивания и управления. Разработан алгоритм гарантированного оценивания вектора состояния системы и коэффициентов в разложении возмущения по системе заданных функций. Заключение. Приведен алгоритм полиэдральной аппроксимации информационных множеств, численный пример и анализ полученных оценок.
Бесплатно
Гибкое решение для беспроводной передачи данных в технологиях «Умный дом»
Статья научная
Рассмотрен беспроводный вариант реализации системы сбора информации о расходовании ресурсов потребителями жилых домов. Предложен эффективный способ организации радиосети высокой плотности, состоящей из автономных радиодатчиков расхода ресурсов на основе стандартной технологии беспроводных сенсорных сетей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящий момент системы информирования о дорожном движении требуют агрегирования больших данных для предоставления рекомендаций транспортным средствам в действующих условиях, что приводит к повышению комфорта пользователей. Основным инструментом повышения уровня безопасности стало своевременное информирование участников движения о текущей ситуации на дороге, погодных условиях и т. п. В этом случае если объект сети будет подвержен атаке и данные при передаче будут заменены, то по всей зоне видимости сегмента VANET возможно раскрытие конфиденциальной информации, создание аварийных ситуаций и т. д. В этой связи наиболее остро встает вопрос обеспечения безопасности, в том числе при передаче трафика, и проведения дополнительного анализа больших данных об аномалиях и проводимых несанкционированных действиях. Цель исследования. Разработать гибридную модель эффективного размещения исходных и промежуточных данных в беспроводных транспортных сетях с динамической топологией VANET, являющуюся по сути структурным представлением программно-конфигурируемой сети и инструментов проведения граничных вычислений, с возможностью оптимально относительно времени анализировать данные узлов сети и выявлять аномалии. Методы. Рассмотренный подход Edge computing состоит в расположении вычислительных мощностей в географически распределенных вычислительных устройствах ближе к конечным пользователям. Программно-конфигурируемые сети SDN передают часть функций управления и физической передачи с маршрутизаторов и коммутаторов, уменьшая нагрузку. В рамках данного исследования разработан алгоритм RD - протокол передачи и обработки промежуточных данных. Для проведения кластеризации ТС на сегменте сети использован метод обучения без учителя DBSCAN. Предварительный анализ аномального трафика проведен на основе моделей нейронных сетей RNN с кратковременной памятью. Результаты. Разработанная гибридная модель эффективного размещения исходных и промежуточных данных позволяет быстрее реагировать на несанкционированные действия. Заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, подтверждают необходимость внедрения и масштабирования гибридной модели с граничными вычислениями на практике.
Бесплатно
Декомпозиция электромеханической системы механизма подачи трубы стана ХПТ-450
Статья научная
В статье рассмотрен метод декомпозиции электромеханической системы, основанный на частотных характеристиках. Метод позволяет с помощью математической модели выявить элементы конструкции, оказывающие наибольшее влияние на работу механизма. В качестве примера рассматривается модель механизма подачи трубы стана ХПТ-450.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается тестовая последовательность обнаружения и разделения неисправных состояний подсистемы «магистраль - внешняя память» вычислительного ядра БЦВМ. Сжато излагаются также некоторые новые подходы и принципы, использованные при построении алгоритма диагноза.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты диагностики устойчивости развития региональной социально-экономической системы (РСЭС) Ханты-Мансийского автономного округа - Югры за период с 2001 по 2015 г. по данным официальной статистической отчетности, представляемой в региональном разрезе. Диагностика осуществлялась с использованием методологии динамического норматива, которая позволяет оценивать отклонения в развитии рассматриваемой региональной социально-экономической системы от наперед заданного для нее нормативного - устойчивого развития. Использовавшийся динамический норматив представляет собой комплекс динамических нормативов, характеризующих в свою очередь отклонения от устойчивого развития трех ключевых подсистем данной системы - экономической, социальной и экологической. В эти динамические нормативы были включены и упорядочены темпы изменений показателей, которые наиболее полно характеризовали развитие этих подсистем. Значения данных показателей перед расчетом темпов изменений приводились к базисным индексам относительно 2001 г. В работе проведен критический анализ ряда зависимостей, чаще всего применяемых в настоящее время для расчета показателя комплексной оценки устойчивости развития систем подобного вида, по результатам которого была предложена оригинальная методика расчета этого показателя. Анализ полученных результатов оценки устойчивости развития региональной социально-экономической системы Ханты-Мансийского автономного округа - Югры за указанный период позволил классифицировать данную характеристику для рассматриваемой системы согласно принятой на сегодняшний день соответствующей шкале. Наряду с этим были также получены оценки взаимного влияния развития указанных выше подсистем рассмотренной РСЭС, а также косвенные качественные оценки эффективности функционирования ее подсистемы управления - органов административной и законодательной власти региона.
Бесплатно
Диаграммы направленности антенны курсового радиомаяка ILS на поверхности с поперечным уклоном
Статья научная
Представлено обобщение модели курсовой антенны, приведённой в ранее опубликованной статье (Войтович Н.И., Жданов Б.В., Зотов А.В. Моделирование работы двухчастотной системы посадки самолётов, 2013). Предположено, что антенная решётка излучающих элементов антенны курсового радиомаяка (КРМ) расположена горизонтально, а подстилающая поверхность в области, существенной для отражения радиоволн (в области зоны Френеля на подстилающей поверхности), представляет собой участок плоскости с поперечным уклоном по отношению к направлению оси взлётно-посадочной полосы. Ввиду отсутствия осевой симметрии задачи упомянутая излучающая система не имеет фазового центра. Найдены закономерности в поведении амплитудных и фазовых диаграмм направленности антенны для сигналов: «несущая плюс боковые» и «боковые частоты» узкого канала,«несущая плюс боковые» и «боковые частоты» широкого канала.
Бесплатно
Статья научная
Учет возможных рисков, влияющих на успешную реализацию проектов в сфере строительства, является одной из важнейших задач планирования и управления строительством. Основной проблемой для учета рисков является то, что они возникают под влиянием случайных факторов в условии высокой неопределенности. Поэтому подавляющее большинство методов учета рисков в строительстве основываются на вероятностных моделях. Учитывая то, что в последнее время уровень неопределенности практически во всех сферах хозяйственной деятельности значительно вырос, требуется разработка новых подходов к анализу рисков, которые бы максимально точно и быстро реагировали на возникающие угрозы. Цель исследования заключается в разработке математической модели, основанной на теории случайных марковских процессов, позволяющей в вероятностном подходе анализировать негативное влияния неблагоприятных факторов на реализацию строительных проектов в динамике их поступления в условиях высокой неопределенности с целью повышения эффективности выполнения строительных работ. Материалы и методы. В основе приведенной в работе модели оценки риска влияния неблагоприятных факторов на строительный проект лежит теория марковских случайных процессов, позволяющая оценить вероятность реализации возможных угроз с разной степенью ущерба, рассчитать риски при выполнении строительных работ. Модель предполагает, что угрозы, несущие разный уровень ущерба строительному проекту, поступают в случайные моменты времени и требуют разное время для их ликвидации. Для реализации модели приведена система дифференциальных уравнений, которая решается численными методами. Проведен анализ решения в различных условиях поступления угроз. Отдельно рассмотрено влияние негативных факторов на строительный проект при длительной его реализации. Проведен анализ влияния временных и вероятностных параметров задачи на степень рисков при реализации строительных проектов. Результаты. Показана актуальность разработки модели оценки рисков при реализации строительных проектов, поставлены цели и задачи к научному исследованию. Приведены и обоснованы пути решения поставленных задач. Разработана математическая модель, позволяющая оценить вероятности нахождения строительного проекта в различных состояниях, различающихся разной степенью риска при реализации проекта. На основе численных методов, приведена практическая реализация модели при различных параметрах, характеризующих влияние негативных факторов на ход реализации строительного проекта. Проанализированы результаты практической реализации модели, даны рекомендации по использованию модели на практике. Заключение. Приведенная динамическая модель оценки риска при реализации строительных проектов может служить основой для построения системы оптимального управления ходом выполнения строительных работ и принятию решений по организации строительных мероприятий.
Бесплатно
Динамическая модель отопительных приборов и систем
Статья научная
Рассматривается задача построения динамической математической модели отопительных приборов и систем. Система отопления при этом представляется эквивалентным отопительным прибором. Выходной величиной модели в данном случае является мощность (тепловая производительность). Решение выполнено методом «серого ящика», т. е. структура модели определена посредством анализа физики процессов, протекающих в отопительных приборах и системах, а численные значения ее параметров найдены по экспериментальным данным методом параметрической идентификации. Полученное дифференциальное уравнение является линейным относительно искомой величины - мощности отопительного прибора (системы отопления), входные же величины - температура воды на входе системы отопления и температура внутреннего воздуха включены в это уравнение линейным образом, а расход теплоносителя - нелинейным образом. Показано, что при постоянном расходе теплоносителя модель может быть представлена с помощью передаточных функций в изображениях Лапласа: передаточная функция по каналу «температура теплоносителя на входе в отопительный прибор (в систему отопления) - тепловая мощность отопительного прибора (системы отопления)» представляет собой инерционное звено первого порядка, а по каналу «температура внутреннего воздуха - тепловая мощность отопительного прибора (системы отопления)» - инерционно-форсирующее звено с отрицательным коэффициентом передачи. Анализируются качественные особенности параметров модели, в частности, их зависимость от расхода теплоносителя. Приводится алгоритмическая структурная схема объекта управления, который включает систему отопления и собственно тепловой режим здания. Приводятся результаты параметрической идентификации модели по экспериментальным данным. Модель может быть использована при разработке интеллектуальных систем управления отоплением зданий.
Бесплатно
Динамическая модель разработки и реализации проекта под влиянием внешних факторов
Статья научная
Введение. При планировании проектов, мероприятий, комплексов работ всегда необходимо учитывать влияние внутренних условий и внешней среды. В большинстве случаев влияние внешних факторов на проект является стохастическим и представляет собой случайный процесс. Научные разработки, позволяющие учитывать влияние внешней среды на разработку и реализацию проектов, всегда актуальны, так как они позволят прогнозировать временные характеристики проектов в реальных условиях. Цель исследования. В исследовании ставится задача разработать математическую модель, позволяющую в динамике прогнозировать временные показатели проектов с учетом влияния на них случайных внешних факторов. Материалы и методы. Решить поставленную задачу удается путем описания процесса влияния внешних факторов на проект математическими методами теории марковских случайных процессов. При этом влияющие на проект факторы условно делятся на те, которые приводят к необходимости проведения дополнительных мероприятий при разработке проектов, и на факторы, которые требуют кардинально менять проект. В работе применяются математические методы теории вероятности, теории дифференциальных уравнений, численные методы. Результаты. На основании теории марковских случайных процессов разработана динамическая модель разработки и реализации проекта с учетом влияния на эти процессы внешних случайных факторов. Описана методика формирования и решения математической модели, позволяющей находить временные зависимости вероятностей завершения отдельных этапов разработки проекта и вероятности успешной реализации проекта в целом. Проведен анализ полученных решений, описаны общие тенденции разработки и реализации проектов с учетом влияния на них внешних факторов. Заключение. Представленная модель позволяет оценивать вероятности выполнения проекта как в общем, так и отдельных ее этапов для разных временных интервалов, что позволит планировать временные сроки при управлении проектами. Модель может служить дополнением для процедур сетевого планирования и управления и давать дополнительные вероятностные оценки времени выполнения проекта.
Бесплатно
Динамические измерения в пространствах "шумов"
Статья научная
Ранее была предложена новая концепция «белого шума», под которым понимается производная Нельсона - Гликлиха винеровского процесса. Данный подход распространяется и на другие «шумы», которые в совокупности составляют пространство «шумов». В этих пространствах посредством математической модели измерительного устройства, представленной уравнениями леонтьевского типа, производятся точные динамические измерения «шумов». В качестве примера измерен «шум», имеющий вид импульса, амплитуда которого является гауссовой случайной величиной. Приведены точные результаты измерения.
Бесплатно
Динамический подбор товаров для проведения физической инвентаризации
Краткое сообщение
Для эффективного пополнения запасов товара розничные сети должны следить за соответствием величины его остатка в магазине по данным информационной системы и физическим наличием. В целях получения данного соответствия в первую очередь используются физические инвентаризации, или ручной пересчет товара. По степени охвата ассортимента физические инвентаризации делятся на полные или глобальные (пересчету подвергается весь ассортимент) или локальные (в которых пересчет производится только для определенных товаров). Поскольку проведение глобальных инвентаризаций для компании сопряжено с достаточно большими затратами, их количество, как правило, стараются снизить до минимума, а для текущей актуализации данных используют локальные. Для выбора товаров, по которым следует проводить инвентаризацию такого типа, существует несколько алгоритмов, однако, они, как правило, обладают очень низкой результативностью (процентом выявленных отклонений). Приводится алгоритм выбора товаров для проведения локальной инвентаризации на основе сопоставления данных по товару с аналогичными товарами, аналогичными магазинами или историей продаж товара в прошлом, что позволяет значительно повысить процент выявленных отклонений.
Бесплатно
Дистанционный контроль состояния управляемых осветительных систем
Статья научная
Предложена методика дистанционного контроля состояния управляемых осветительных систем, позволяющая определить наличие неисправностей. Методика основана на определении диапазона потребляемой мощности газоразрядной лампы. Выход за пределы данного диапазона текущего измеренного значения мощности позволит судить о наличии неисправностей в системе освещения.
Бесплатно
Дуальное управление экстремальными объектами в условиях неопределенности
Статья научная
Рассматривается задача минимаксно-оптимального управления статическим экстремальным объектом в условиях параметрической неопределенности. Целью управления с обратной связью является минимизация максимального суммарного отклонения от экстремума. Строится приближенное решение задачи на основе оценки функционала. Обсуждается связь предлагаемого алгоритма с дуальным управлением. Выполнено имитационное моделирование алгоритма управления.
Бесплатно
Задача о максимальном K-подграфе
Статья научная
Вводится понятие K-подграфа как подграфа, каждая компонента которого содержит не более K вершин. Ставится задача определения максимального K-графа, то есть K-графа с максимальным числом вершин. Дается решение задачи для дерева. Для случая K = 2 предложены два эвристических алгоритма. Приведен пример прикладной задачи формирования портфеля с учетом взаимозависимости проектов, алгоритм решения которой включает этап определения максимального K-подграфа.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача формирования сменно-суточного задания с учетом имеющихся оперативных данных о состоянии производства и накопленных знаний о распределении ресурсов. Предлагается математическая постановка задачи оперативного планирования, позволяющая учесть основные ограничения на имеющиеся ресурсы и нечеткий характер критериев качества на формируемые планы производства. Для использования опыта предыдущего планирования вводится функция специализации исполнителей и оборудования, сформулированная как задача адаптивного поиска на основе базы знаний.
Бесплатно
Задача оптимизации вычислений в сетевых структурах
Статья научная
Рассматривается вычислительная сеть из n вершин (это вершины, в которых решаются те или иные задачи), m входных вершин и m выходных вершин (m - число решаемых задач). Каждой задаче соответствует путь в сети с входом H и выходом K, соответствующий некоторому алгоритму решения задачи. Одновременно в каждом узле может решаться только одна задача. Поэтому может возникнуть конфликтная ситуация, когда в момент прихода в вершину некоторой задачи эта вершина занята решением другой задачи. Узлы, в которых могут решаться несколько задач, будем называть проблемными. Рассматриваются задачи составления расписания выполнения задач по критериям минимизации времени решения всех задач и минимизации максимального отклонения от требуемых времен решения. Для их решения предложены методы локальной оптимизации, ветвлений, ветвей и границ.
Бесплатно
Задача оптимизации функций преобразования измерительных преобразователей
Статья научная
Разработка и создание современных датчиков давления, обладающих высоким классом точности, диктует поиск новых подходов к решению этой задачи. Появление интеллектуальных датчиков давления позволило перейти от схемотехнических решений к алгоритмическим методам коррекции погрешностей, вызванных нелинейностью функции преобразования и зависимостью измерительного преобразователя от температуры. Определяющую роль в этом играет правильный выбор функции преобразования измерительных преобразователей.
Бесплатно
Задача равномерного распределения требований по узлам вычислительной сети
Краткое сообщение
Задачи организаций вычислений в вычислительных сетях стали весьма популярными за последнее время. Это и составление расписаний решения многих задач на единой вычислительной сети, и различного рода задачи загрузки узлов вычислительной сети. В статье рассматривается задача равномерной загрузки узлов вычислительной сети. В качестве критерия берется максимальная относительная загрузка узлов по объему занимаемой памяти. Задача обобщена на случай двух критериев. Предложены эвристические алгоритмы решения задач, которые выгодно отличаются от используемого ранее алгоритма ветвей и границ с получением оценок на основе метода сетевого программирования, так как при большом числе требований этот метод получения оценок приводит к большому объему вычислений, поскольку получение оценок требует на каждом шаге решения систем линейных неравенств.
Бесплатно
