Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1059
Использование реляционных баз данных для организации контролируемого реверс-инжиниринга
Краткое сообщение
Машиностроение - главная отрасль промышленности, уровень её развития определяет научно-технические возможности и потенциал страны, определяет качество человеческого капитала, а также она является основой для поддержания обороноспособности государства. Как правило, для успешного функционирования в данной отрасли широко используются возможности кооперации с контрагентами как на внутреннем, так и на внешнем рынке. В настоящее время Россия имеет зависимость от продукции иностранного машиностроения, она наблюдается во всех областях данной сферы - общем, тяжелом, среднем, легком, точном и энергетическом машиностроении. По причине усиления санкционного давления недружественных государств возможности импорта необходимых изделий и комплектующих неуклонно снижаются. Особенную тревогу вызывает ситуация зависимости от импорта системообразующих и оборонных предприятий, а также предприятий, обеспечивающих государственную деятельность. В связи с этим требуется ускорение реализации политики импортозамещения с применением реверсивного инжиниринга. Данный метод показал свою состоятельность, так как был использован ведущими промышленными державами. Цель исследования: обосновать важность реверсивного инжиниринга как инструмента реализации политики импортозамещения, показать возможности его контроля и ускорения процедуры его проведения с использованием реляционной математической модели. Реляционная математичнская модель построена на основе правил реляционной алгебры. Методы. Выявлена хронология возникновения зависимости России от импортных комплектующих, на примере опыта Китая обоснована важность реверсивного инжиниринга. Результаты. Зависимость России от импорта берет свое начало еще со времен Советского Союза. Предложена реляционная модель данных для ускорения, организации и контроля за реверсивным инжинирингом в России. Заключение. Полученные результаты исследования могут иметь практическое применение в реализации политики импортозамещения, проводимой в Российской Федерации. Требования по ускорению реализации вышеуказанной политики обоснованы сужающимся кругом возможностей импортирования ключевых компонентов и изделий и нарастанием внешнеполитической и внешнеэкономической напряженности.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается описание имитационной установки моделирования гибридных систем теплоснабжения Центра коллективного пользования ЮУрГУ, служащего для подготовки специалистов в области альтернативной энергетики и энергосбережения. В качестве альтернативных источников в установке присутствуют источники солнечной энергии и низкопотенциальной энергии окружающего воздуха, кроме того присутствует рекуперативная система, утилизирующая энергию отводящегося воздуха из помещения. В качестве имитации традиционных источников тепловой энергии используются два электрокотла. Установка позволяет имитировать различные комбинации традиционных и альтернативных источников в рамках имеющихся теплогенераторов на возобновляемой энергии; определять энергетический вклад каждого из альтернативных источников в покрытии той или иной тепловой нагрузки, включающие в себя отопление и горячее водоснабжение; исследовать работу альтернативных источников в климатических условиях Южного Урала, а также определение возможности и целесообразности широкого внедрения таких систем в российских условиях.
Бесплатно
Статья научная
Обозначена важность планирования добычи для улучшения показателей эффективности горнодобывающего предприятия. Показана возможность использования имитационного моделирования для этой цели. Показано, что созданная модель имеет большое количество стохастических параметров. Исследовано, что существует проблема отсутствия исследований влияния выбора различных статистических распределений на результаты моделирования горных работ. Известно, что при увеличении стохастических отклонений от заданных параметров производительность систем массового обслуживания падает. Цель исследования: исследование влияния четырех статистических распределений случайной величины (равномерное, нормальное, отрицательное биномиальное и распределение Пуассона) для отдельных операций и их комбинаций. Кроме того, нужно определить, насколько сильно изменение одного конкретного параметра повлияет на общий результат работы модели. Материалы и методы. В созданную ранее имитационную модель ко времени отдельных операций добавляется стохастическая задержка. Исследуется добавление такой задержки с разным статистическим распределением, но с одинаковым математическим ожиданием. Результаты моделирования сравниваются между собой, для каждой отдельной операции показывается абсолютное и относительное отклонение результатов. Далее производится аналогичное моделирование при изменении всех выбранных параметров одновременно. Результат. Показано, что величина отклонения значительно различается между собой для всех отклонений. Для различных единичных изменений операций наибольшее и наименьшее отклонение могут дать разные статистические распределения. Для исследования совместного изменения всех параметров реализуются 3 сценария моделирования: все равномерные распределения (этот случай используется сейчас), сценарий с наименьшим отклонением и сценарий с наибольшим отклонением. Показано значительное изменение результатов моделирования при переходе к другому сценарию. Заключение. Делается вывод, что показано значительное влияние выбора использованных статистических распределений на точность моделирования работы комбайна, особенно при их совместном учете. Полученные результаты могут использоваться для уточнения влияния отдельных факторов в имитационной модели и улучшения планирования калийных горно-выемочных работ, в том числе для отдельных комбайнов.
Бесплатно
Статья научная
Временные ряды - это данные, собираемые в различные отрезки времени, которые, в свою очередь, в зависимости от задачи могут отличаться. Временные ряды используются для принятия решений. Анализ временных рядов позволяет получить некоторый результат, который определит характер принимаемого решения. Анализом временных рядов занимались в очень давние времена, например, следствием анализа стали различные календари. Позднее анализ временных рядов применялся для исследования и прогнозирования экономических, социальных и других систем. Временные ряды появились очень давно. Когда-то древневавилонские астрономы, изучая положение звезд, обнаружили периодичность затмений, что позволило в дальнейшем прогнозировать их появление. Позднее анализ временных рядов подобным образом привел к созданию различных календарей, например, урожайных. В дальнейшем помимо естественных областей добавились социальные и экономические. Цель исследования: поиск классификационных признаков временных рядов, позволяющих понять, можно ли для их краткосрочного (3 отсчета) прогноза применять модель ARIMA. Материалы и методы. Разработано специальное программное обеспечение, реализующее модели семейства ARIMA и необходимые интерфейсы. В работе были исследованы 59 наборов годовых данных с малой длиной, менее 20 значений. Данные обрабатывались с помощью Python бибиблиотек Statsmodels, Pandas. Для определения стационарности ряда использовался тест Дики - Фуллера. Стационарность временного ряда позволяет более качественно строить прогнозы. Для выбора наилучшей модели применялся информационный критерий Акаике. Получены рекомендации по обоснованному подбору параметров настройки ARIMA-моделей. Показана зависимость настроек от категории годовых рядов. Заключение. После обработки данных были выделены четыре категории, или шаблона, годовых рядов. В зависимости от категории были подобраны диапазоны параметров для настройки ARIMA-моделей. Предлагаемые диапазоны позволят определить начальные параметры для исследования аналогичных наборов данных. Даны рекомендации по улучшению качества постпрогноза и прогноза при помощи ARIMA-модели за счет подбора настроек.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается актуальная на данный момент проблема планирования задач в высоконагруженных информационных системах. Целью данной работы является проверка гипотезы о том, что загруженность высокопроизводительных информационных систем зависит от внешних параметров среды, в которой они функционируют. Для проверки была собрана и запущена система, на которой находятся корпоративный сайт компании, система мониторинга и приложение для социальной сети vk.com. В качестве внешних параметров были выбраны как природные явления, так и статистические данные посещения популярных сайтов, а также курсы валют и акций. На наш взгляд, эти параметры в той или иной степени могут оказывать влияние на загруженность информационной системы. Данные собирались на протяжении месяца работы системы каждые десять минут. При каждом сборе информации для каждого работающего процесса в системе запоминалось количество расходуемой им памяти. Для идентификации модели был выбран метод линейной регрессии как наиболее простой и часто используемый вариант проверки неявных зависимостей между данными. Все собранные параметры были отфильтрованы - проверены на наличие кросскорреляции и нормализованы. Используя построенную модель, мы предсказали значение расходуемой памяти процессами. Для каждого предсказанного значения было посчитано среднеквадратичное отклонение. Анализ результатов показал, что построенная модель имеет ряд проблем. В качестве рекомендаций по улучшению результатов указано использование другого метода построения модели, а также улучшение качества и количество собираемых данных. Дальнейшие планы включают в себя исследование возможности предсказания процессорного времени высоконагруженной информационной системы, используя внешние параметры.
Бесплатно
Исследование возможности управления процессом ректификации нефти с применением типовых регуляторов
Статья научная
Рассматривается разработка нелинейной динамической модели процесса ректификации нефти с применением MATLAB. Динамическая модель включает систему уравнений материального баланса, парожидкостного равновесия, теплового баланса. Поставлена задача оценки возможности применения методов настройки регуляторов для нелинейной модели. Коэффициенты таких регуляторов могут быть подобраны для конкретного состояния объекта. При переходе в другие состояния не обеспечивается требуемое качество переходных процессов. Одним из контролируемых возмущений в системе является расход сырья. Получены функции этого возмущения по разным каналам, используя нелинейную модель объекта. Приведены результаты аппроксимации контролируемых возмущений в системе с применением метода наименьших квадратов. Определены подходы к управлению многомерными объектами: связанное регулирование, управление с использованием математической модели. Методами, альтернативными ПИД, являются следующие: применение нечетких, регуляторов, адаптивных регуляторов, структуры с применением генетических алгоритмов.
Бесплатно
Исследование возможности управления усреднением руды методами классической теории управления
Статья научная
Показана важность проблемы усреднения руды на калийных предприятиях и поиска оптимального комплекса мер по устранению проблемы. Обозначена проблема большого разброса нерастворимых остатков на калийных предприятиях Верхнекамья. На текущий момент она решается бункерным усреднением, но это работает не всегда эффективно. Было предложено использовать ранее описанный метод осмысленной рассыпки по складу и прицельной выборки в зависимости от состава. Была построена математическая модель загрузки и разгрузки склада, предложены алгоритмы и расчет координат точки сброса и выемки руды в зависимости от содержания в руде нерастворимого остатка и хлористого калия. Этот способ позволяет исключить возможность брака и осуществляет усреднение сырья оптимальным образом. По показателям в имитационной модели прицельная выборка на складе уменьшает процентный разброс нерастворимых остатков в руде. Было решено исследовать процесс выборки на складе для идентификации. Цель исследования заключается в проверке возможности управления выборкой как обычным технологическим объектом с помощью пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора. Для этого была проведена идентификация объекта управления, а именно: на вход системы был подан единичный скачок воздействия. Материалы и методы. Стандартное воздействие было смоделировано на ранее разработанной имитационной модели склада, где задаются геометрические параметры склада, физические параметры элементов руды, а также параметры движения сопла и скрепера. С ее помощью проводится эксперимент по выборке хлористого калия из руды. Фиксируются результаты выборки руды по начальным установкам, а затем после пятипроцентного скачка. Результаты моделирования представляются в виде нормированного графика для сравнения результатов и определения поведения системы. Результат. Полученный массив значений был перенесен в ранее разработанный калькулятор передаточных функций. По найденным значениям был построен сглаженный нормированный график, который и нужно было идентифицировать. В результате проделанной работы была получена передаточная функция апериодического звена первого порядка с запаздыванием. Заключение. При анализе графиков был сделан вывод о допустимости полученной функции. По полученным массивам значений была рассчитана погрешность, которая составляет 6,5 %. Передаточная функция была идентифицирована, следовательно, выборкой на складе можно управлять с помощью пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора.
Бесплатно
Краткое сообщение
Проведены экспериментальные исследования гармонического состава потребляемого тока светодиодного драйвера на соответствие требованиям ГОСТ Р 51317.3.2-2006 «Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний». Проанализированы источники возникновения высших гармоник в сетях питания, а также методы их устранения. Показаны основные технические характеристики программируемого источника напряжения GW INSTEK APS-71102, а также особенности работы прибора в режиме измерителя спектрального состава. Исследования светодиодного драйвера ИТСК-17507 показали, что гармонический состав потребляемого тока полностью соответствует требованиям ГОСТ Р 51317.3.2-2006.
Бесплатно
Исследование динамики агрегата ротационного типа
Статья научная
Приводится математическая модель малогабаритного фрезерного агрегата с двухосным подвесом инструмента ротационного типа. Агрегат предназначен для выполнения поверхностной обработки асфальто-бетонных покрытий. Агрегат обеспечивает формирование поверхности с требуемым поперечным и продольным уклоном. Ротационный тип агрегата позволяет получить высокую производительность при малых усилиях взаимодействия режущих элементов с материалом. Математическая модель агрегата представлена в виде дифференциальных уравнений в форме Коши. Исследованы структурные свойства агрегата - как объекта управления. Произведен расчет коэффициентов регулятора по состоянию модальным методом.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы динамической устойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями при коротких замыканиях с последующим выходом на раздельную работу. Произведен анализ для условий систем электроснабжения ОАО «ММК». Получены предельные времена отключения коротких замыканий.
Бесплатно
Исследование механизмов управления методом деловых игр
Статья научная
Рассматривается история возникновения и развития деловых игр как метода анализа и разрешения конфликтных ситуаций. Отмечается, что конфликтные ситуации встречаются во многих областях человеческой деятельности связанных с экономикой, производством, в торговых и политических войнах и т. д. Обосновывается необходимость построения моделей, положенных в основу деловых игр, которые должны достаточно адекватно отражать исследуемую ситуацию. Исследуется процедура построения деловых игр, последовательность этапов и содержание каждого этапа. Приводится пример проведения деловой игры, подчеркивается важность предварительного анализа модели игры участниками для более глубокого понимания взаимного влияния поведения отдельного участника игры на свой выигрыш и на выигрыш остальных участников.
Бесплатно
Краткое сообщение
В статье приведены результаты исследования, а также структурные схемы и параметры составляющих генеративно-состязательной нейронной сети. Приведены графические изображения результатов фильтрации радиотехнических сигналов. Сделаны выводы о возможностях применения данных нейронных сетей. Цель исследования: обоснование возможностей использования генеративносостязательных искусственных нейронных сетей для решения задач цифровой обработки радиотехнических сигналов. Материалы и методы. Для оценки результатов цифровой фильтрации зашумленных сигналов использовался метод математического моделирования в среде MATLAB. В качестве тестовых сигналов были взяты: синусоида, сигнал в виде суммы синусоид, модель реального радиотехнического информационного сигнала. В качестве шумовой составляющей используется белый гауссовский шум. Также проводится фильтрация сигнала, в котором отсутствует фрагмент определенной длинны. Была сгенерирована обучающая выборка для нейронной сети генератора, состоящая из зашумленных тестовых сигналов. Была также сгенерирована обучающая выборка нейронной сети дискриминатора, состоящая из тестовых сигналов, не содержащих шума. Результаты. На основе проведенного моделирования сделан вывод о том, что генеративно-состязательная нейронная сеть успешно решает задачи выделения полезного сигнала в смеси его с шумом различной физической природы. Такая нейросетевая структура способна также восстановить полезный сигнал, если в нем отсутствует какая-либо часть в результате воздействия внешних помех. Заключение. Существующие методы цифровой фильтрации радиотехнических сигналов требуют определенных трудовых и временных затрат, связанных с расчетом цифровых фильтров. Также при проектировании фильтров высоких порядков возникает сложность при проведении расчета данных фильтров. Идея использования нейронной сети в задачах фильтрации позволяет значительно уменьшить время проектирования фильтра, упростив, таким образом, процесс его реализации. Нейронная сеть, являющаяся самообучаемой системой, может находить решения, недоступные для обычных алгоритмов цифровой фильтрации. Результаты данной работы могут найти свое применение в области цифровой обработки сигналов и в развитии программно-конфигурируемого радио.
Бесплатно
Краткое сообщение
В настоящее время проблемы искажения данных измерений шумом и появления неопределенностей в критериях качества послужили причиной повышенного интереса к исследованиям в области сплайновой аппроксимации. При этом существующие методы минимизации эмпирического риска, предполагая, что шум является равномерным распределением с более тяжелыми хвостами, чем гауссов, ограничивают области применения данных исследований. Проблема оценки искаженных шумом данных, как правило, основывается на решении оптимизационной задачи с функцией, содержащей неопределенность, возникающей на основе задачи поиска оптимальных параметров. В связи с этим оценка искаженных шумов не может быть разрешена классическими методами. Цель исследования. Данное исследование направлено на решение и анализ задачи сплайновой аппроксимации данных в условиях неопределённости на основе параметризации управления и алгоритма проекции градиента. Методы. Исследование задачи сплайновой аппроксимации зашумленных данных проведено методом приближения кусочно-постоянной функции управления. При этом параметризация управления возможна только при конечном числе точек разрыва первого рода. В рамках экспериментального исследования применен алгоритм метода проекции градиента для численного решения задачи сплайновой аппроксимации. Предложенные методы применены для исследования параметров задачи сплайновой аппроксимации данных в условиях неопределённости. Результаты. Численное исследование подхода к параметризации управления и алгоритма проекции градиента проведено на основе разработанного программно-алгоритмического средства для решения задачи сплайновой модели аппроксимации в условиях неопределенности. Для оценки искаженных шумом данных проведены численные эксперименты по исследованию параметров модели и установлено, что повышение значения параметра α ведёт к увеличению точности, но к потере гладкости. Кроме того, проведенный анализ показал, что рассмотренные законы распределения не изменили точность и скорость сходимости алгоритма. Заключение. Предложенный подход для решения задачи сплайновой аппроксимации в условиях неопределенности позволяет определить проблемы искажения данных измерений шумом и появления неопределенностей в критериях качества. Исследование параметров модели показало, что построенная система устойчива к ошибке начального приближения, а законы распределения не оказывают существенного влияния на точность и сходимость метода проекции градиента.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена вопросам оценки помехоустойчивости первичного канала аэродромных обзорных радиолокаторов (АОРЛ) при воздействии организованных помех. На основе классических уравнений радиолокации разработаны математические и программные модели первичного канала АОРЛ и постановщика активных помех. В качестве объектов моделирования были взяты реальная АОРЛ-1АС и постановщик помех (гипотетическая станция активных помех), использующая в качестве методов подавления РЛС формирование заградительного шума и переизлучение имитационных копий радиосигналов АОРЛ. Проведены исследования помехоустойчивости АОРЛ к воздействию активных шумоподобных и имитационных помех как по главному, так и по боковому лепестку диаграммы направленности антенны. Для оценки помехоустойчивости первичного канала АОРЛ к шумовому воздействию рассчитывались вероятность правильного обнаружения самолета, подлетающего к аэродрому и границы зоны подавления. Выполнен анализ результатов исследований помехоустойчивости АОРЛ к воздействию активных помех.
Бесплатно
Исследование предиктивных схем управления функционированием организационно-технических систем
Статья научная
Организационно-технические системы являются самым распространенным инструментом решения народнохозяйственных задач. Однако в силу включенного в их состав персонала они характеризуется стохастическим поведением, что актуализирует вопрос разработки их вероятностной модели. С другой стороны, вероятностный аппарат является инструментом прогнозирования грядущих явлений и ситуаций и поэтому необходим механизм его использования в предиктивном (прогнозном) управлении. В работе использовано для этого первое вероятностное приближение в виде марковского процесса и его описания уравнением Фоккера - Планка - Колмогорова. Цель исследования заключается в постановке и решении задач оптимального управления с вероятностными критериями качества управления для следящей схемы предиктивного управления, а также в разработке механизма метасистемного переключения моделей в случае адаптивной схемы с прогнозной моделью в контуре управления.
Бесплатно
Исследование стабильности частоты вихреобразования в вихреакустическом расходомере
Статья научная
Рассматривается типовая структурная схема вихреакустического расходомера с подробным описанием сигналов на входе и выходе основных функциональных компонентов. Приведен план эксперимента, предназначенного для изучения стабильности частоты вихреобразования за телом обтекания. Также представлены результаты исследования стабильности расхода на проливочной установке. Показано, что коэффициент вариации мгновенных значений эталонного расхода при испытании вихреакустических расходомеров изменяется от 0,13 до 0,3 % в зависимости от режима проливки. Коэффициент вариации частоты вихреобразования при различных режимах расхода составляет от 3 до 9 %. Проверка по критерию Эппса - Пали показала, что выборочные данные не противоречат нормальному закону распределения вероятностей.Сделано предположение о нецелесообразности расчётов результирующего объемного расхода на основании мгновенного значения частоты вихреобразования. Показано, что при расчете расхода целесообразно использовать оценку частоты вихреобразования, полученную на основе обработки избыточных измерений.
Бесплатно
Исследование технических объектов с использованием метода идентификации моделированием
Статья научная
Рассматривается методика, позволяющая определить неизвестные параметры модели технических объектов с использованием метода идентификации моделированием.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается применение метода прямого цифрового синтеза частоты для формирования зондирующего радиосигнала с линейной частотной модуляцией в современном радиолокационном измерителе уровня жидкости. Приведены результаты исследования влияния основных параметров цифрового вычислительного синтезатора на среднеквадратическую погрешность измерения расстояния до поверхности жидкости. Сформулированы рекомендации по выбору значений параметров цифрового вычислительного синтезатора, позволяющие минимизировать среднеквадратическую погрешность измерения расстояния в радиолокационном измерителе уровня жидкости. Работа выполнена в Научно-исследовательском институте цифровых систем обработки и защиты информации ЮУрГУ под руководством д-ра техн. наук, профессора кафедры инфокоммуникационных технологий Карманова Ю.Т.
Бесплатно
