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
Использование вариации Аллана для практического определения структуры шумов инерциальных измерителей
Статья научная
Разработана методика оценки шумовых составляющих в измерительной информации инерциальных датчиков по методу вариации Аллана, при этом расчет вариации Аллана проводился, исходя из заданного уровня достоверности. Методика основана на способе многопараметрической оптимизации предложенной авторами нелинейной целевой функции и апробирована на примере акселерометрической и углоизмерительной информации образца бесплатформенного инерциального блока. Проведен сравнительный анализ полученных оценок шумовых составляющих с соответствующими оценками по классически используемому методу наименьших квадратов, а также с заявленными разработчиком характеристиками.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье рассматривается возможность использования геометрической прогрессии для подбора настроек нечетких логических регуляторов. Треугольные и трапециевидные функции принадлежности достаточно часто используются для описания параметров нечетких регуляторов, а настройка регулятора сводится к подбору оснований таких функций. Обзор публикационной активности по данной тематике показал, что не существует универсального метода настройки нечетких регуляторов, а те, что существуют, весьма сложны и недостаточно подробно описаны, чтобы их можно было легко повторить. Цель исследования. Мы предположили, что основания функций принадлежностей термов параметров нечетких регуляторов могут быть описаны некоторой числовой прогрессией, в частности, геометрической, что позволит свести процедуру настройки регулятора к подбору единственного параметра - знаменателя прогрессии. Материалы и методы. В предположении, что первый член прогрессии равен единице, был выполнен расчет ее второго и третьего членов с различными знаменателями в интервале от 1,5 до 3,5 с шагом 0,2, которые были приняты за основания функций принадлежности термов условной лингвистической переменной. В FIS-редакторе MATLAB был спроектирован ПИ-подобный нечеткий регулятор с пятитермовыми параметрами. После этого на основании анализа результатов работы автоматически настроенного ПИ-регулятора для выбранного объекта управления были определены интервалы изменения входных и выходного параметров нечеткого ПИ-регулятора, на которые была спроецирована условная лингвистическая переменная. В результате были получены одиннадцать различных настроек, которые были использованы для управления технологическим объектом с запаздыванием. Результаты. Семь из полученных нечетких регуляторов оказались вполне пригодными для управления выбранным объектом. Полученные на основании результирующих переходных процессов показатели качества регулирования были сопоставлены с соответствующими показателями качества управления обычного ПИ-регулятора. Было установлено, что все семь нечетких регуляторов обеспечивают гораздо лучшее качество управления по сравнению с обычным ПИ-регулятором. Заключение. Полученные результаты позволяют утверждать, что применение геометрической прогрессии для определения параметров нечетких регуляторов является простым и эффективным способом получения их настроек удовлетворительного качества.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основные этапы создания математической модели в интегрированной среде для динамического моделирования OmegaLand, которая включает в себя динамический тренажер установки Visual Modeler для исследования динамических характеристик регуляторов температуры, расхода и уровня. В отличие от теоретических методов исследования виртуальная модель процесса позволяет разработчику сосредоточиться на вопросах физики моделируемых действий или принципах функционирования технологических систем, не вникая в тонкости программирования. В результате получены данные переходных характеристик регуляторов до и после осуществления их настройки.
Бесплатно
Статья научная
Данная статья знакомит с основными математическими методами диагностики заболеваний. Целью исследования является применение комитетных методов для диагностики заболеваний для обеспечения эффективного управления медицинской организацией. Методы исследования. Для достижения поставленной цели использован усовершенствованный метод комитетов, использование которого позволяет эффективно решить задачу диагностики заболевания. С помощью статистического анализа были обработаны данные по классификации головных болей, на которых был апробирован метод комитетов. Выводы исследования. В работе вначале на основании изучения вопроса делается вывод, что диагностика является важнейшей задачей для осуществления эффективной деятельности любого медицинского учреждения. Далее, в теоретической части, формулируются основные модели диагностики, такие как дискриминантный анализ и таксономия (кластер-анализ). Затем для диагностирующей системы применяются методы дискриминантного анализа, позволяющие медицинскую задачу свести к системе линейных неравенств, используя прием разложения функции по базисным функциям. В конце статьи делаются важные выводы о том, что итерационные методы решения этой задачи группируются в основном вокруг метода линейной коррекции, а конечные методы - вокруг симплекс-метода. Также затрагивается вопрос использования коллективов решающих правил в пакетах прикладных программ. Далее в качестве практической части рассматривается применение описанных методов на конкретной медицинской задаче, а именно на диагностировании первичных головных болей по признакам. Для решения задачи строятся решающие правила, являющиеся следствием дискриминантного анализа. Для этих целей подключается метод комитетов, а в сравнении с ним применяются другие методы. Результаты показывают лучшую прогностическую силу у метода комитетов. В заключении делаются выводы про своеобразную специфику управления медицинскими организациями и выделяется критерий - правильная и своевременная диагностика - как один из основных, позволяющих говорить об эффективности управления с точки зрения охраны здоровья населения, что и является важным в комплексном подходе оценки эффективности медицинской организации. Заключение. Разработанный метод, связанный с диагностированием головным болей, смог обеспечить эффективную работу врачей и позволил снизить постановку неправильного диагноза в 2 раза, что соответственно повысило качество медицинской помощи.
Бесплатно
Статья научная
Кадровые проблемы в машиностроении для нашей страны не являются чем-то новым. Так, уже в 1990-х гг. данная отрасль промышленности испытывала острую потребность в квалифицированном персонале, а в 2000 г., вследствие возникновения необходимости увеличения объемов производства, дефицит кадров стал ощущаться еще более остро. В настоящее время из-за резкого увеличения гособоронзаказа и потребности в загрузке примыкающих к нему производств проблема кадрового дефицита имеет максимальные показатели за последние 30 лет. Результаты конъюнктурного опроса руководителей около 1000 промышленных предприятий, проведенного специалистами Института экономической политики им. Егора Гайдара в апреле 2023 г., показали, что около одной трети промышленных предприятий столкнулись с недостаточным количеством персонала как одним из основных препятствий для увеличения количества выпускаемой продукции. Цель исследования: выявить основные факторы, влекущие за собой проблемы управления кадровыми ресурсами российских машиностроительных предприятий и трудности при выполнении заказов. Используя гибридный подход, определить важность каждого фактора, их взаимовлияние и провести классификацию по признакам «причина - эффект».
Бесплатно
Статья научная
Нестабильность современной экономики вследствие глобальных и региональных конфликтов и противоречий приводит к существенным колебаниям на сырьевых рынках. Непредсказуемость спроса и цен приводит к повышению рисков деятельности добывающих отраслей и ограничивает их успешное функционирование и развитие. Цель исследования. В данной работе произведена попытка использования модели множественной линейной регрессии для получения приемлемого качества прогнозной цены калийной продукции. Несмотря на распространенность и простоту построения и интерпретации, прогностические свойства таких моделей, как правило, неудовлетворительны. Тем не менее при адекватном подборе факторов и объема выборки, используемой для оценки неизвестных параметров модели, можно добиться приемлемого качества прогноза на ее основании.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается вопрос обеспечения адаптивности корпоративной информационной системы (ИС), которая определяется как способность обнаруживать изменения в окружающей среде (например, изменения в функциональных требованиях) и эффективно реагировать на эти изменения. В качестве основного способа обеспечения адаптивности исследуется разделение системы на относительно слабо связанные модули, которые могут развиваться независимо. Корпоративная ИС рассматривается как комбинация нескольких слоев, которые существуют в различных масштабах времени, и связи между ними сведены к минимуму. Обсуждаются варианты разделения корпоративной ИС на такие слои, показано как этот подход дополняет более традиционные взгляды на ИС, базирующиеся на архитектуре предприятия, при проектировании адаптивных систем.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается практическое применение математической модели нейронной сети (многослойного перцептрона) для диагностики эмоциональной компетентности детей дошкольного возраста по физиологическим параметрам. Эмоциональная компетентность оценивалась с помощью психологического теста, включающего в себя 6 шкал, определяющих узнавание и выражение эмоций с помощью мимики, голоса и рисунка. В качестве физиологических параметров использовались показатели спектральных плотностей ЭЭГ, в стандартных диапазонах частот, а также изменение показателей вегетативной регуляции (ЧСС, АД) в ответ на эмоциогенные и интеллектуальные нагрузки. В результате построения диагностической модели были проверены показатели качества диагностики, а также описаны возможные физиологические механизмы, влияющие на особенности выраженности различных показателей эмоциональной компетентности.
Бесплатно
Статья научная
Эффективность медицинских учреждений принято оценивать показателями, характеризующими экономические, медицинские и социальные аспекты их деятельности. Показатели медицинской эффективности (МЭ) отражают достижение определенных медицинских результатов при оптимальном расходовании имеющихся ресурсов как для конкретного пациента, так и для медучреждения и региональной системы здравоохранения в целом. Оценки МЭ актуальны и востребованы как внутренними потребителями - менеджментом учреждений и системы здравоохранения, так и внешними потребителями, осуществляющими ее финансирование. Для оценки МЭ медицинских муниципальных учреждений предлагается использовать метод оболочечного анализа данных, характеризующих результаты их функционирования и регистрируемых действующей системой медицинской статистики. Данный метод не требует выявления функциональных связей между результатами деятельности медицинских учреждений и потребляемыми ими ресурсами. Цель исследования: определение с использованием метода оболочечного анализа данных медицинской эффективности муниципальных медицинских учреждений Ханты-Мансийского автономного округа - Югра на основе стандартных статистических данных о результатах их деятельности. Материалы и методы. Для оценки медицинской эффективности использовалась классическая входо-ориентированная модель с постоянным масштабом отдачи метода оболочечного анализа данных (Data Envelopment Analysis, DEA). Входные показатели данной модели характеризуют основные виды ресурсов, используемые медицинским учреждением. В качестве выходных были приняты показатели общего количества оформленных жителям муниципалитета листов временной нетрудоспособности, полнота охвата обязательными медицинскими осмотрами населения муниципалитета и показатели нагрузки стационаров и амбулаторно-поликлинических подразделений медучреждения. Для обеспечения сопоставимости входные и выходные показатели пересчитывались на 1000 человек населения муниципалитета. Оценка медицинской эффективности муниципальных медучреждений осуществлялась в среде MaxDEA 8 Basic. Результаты. Приводятся расчетные показатели медицинской эффективности муниципальных медицинских учреждений Ханты-Мансийского автономного округа - Югра за период с 2013 по 2020 г. Полученные оценки показывают, что более 60 % медучреждений в течение всего периода функционировали с максимальной эффективностью. Для недостаточно эффективных учреждений определены целевые значения входных показателей, достижение которых обеспечит максимальные значения эффективности их деятельности. Заключение. Среди муниципальных медицинских учреждений округа, функционирование которых в течение всего наблюдаемого периода времени характеризовалось максимальной медицинской эффективностью, рекомендательно выделены учреждения «лидеры/ориентиры». Показатели последних могут рассматриваться менеджментом системы здравоохранения округа как индикаторы при разработке и реализации управленческих решений по сопровождению и развитию как данной системы, так и учреждений в ее составе.
Бесплатно
Использование оптического волокна G-652 для контроля горного массива угольных шахт
Краткое сообщение
Введение. Актуальность использования волоконно-оптических датчиков для контроля геомеханического состояния массива горных выработок угольных шахт Карагандинского угольного бассейна крайне высока, потому как они относятся к сверхкатегоричным и опасным по внезапному взрыву угольной пыли и газа метана при проведении горных работ в опасных условиях шахт. Волоконно-оптические датчики обладают рядом достоинств: взрывобезопасностью, высокой точностью, скоростью измерения и имеют хорошую линейность характеристик. Цель исследования. Использование оптического волокна стандарта ITU-T G.652.D как датчика для контроля геомеханического состояния массива горных выработок угольных шахт, что является весьма перспективным в плане создания распределенной системы мониторинга, способной своевременно сигнализировать персонал об опасности внезапного обрушения выработки. Материалы и методы. Для отработки методов контроля и измерения геотехнических параметров выработок был разработан имитационный лабораторный стенд на основе волоконно-оптических датчиков. Авторами использовалось кварцевое одномодовое оптическое волокно 9/125 мкм (OS2) Corning SMF-28e+®. В статье предложены системы в двух вариантах исполнения в зависимости от поставленных задач и функциональности. В первом варианте используется известный метод оптической рефлектометрии OTDR (Optical time domain reflectometer). Во втором варианте контролируются значения дополнительных потерь, вызванные механическим воздействием на оптическое волокно. Результаты. При механическом воздействии на оптическое волокно возникают микротрещины, приводящие к изменению свойств света и увеличению дополнительных потерь световой волны, проходящей по нему. Указанные потери можно измерить и установить значения давления на оптическое волокно, также можно определить величину смещения. Заключение. Использование оптического волокна стандарта ITU-T G.652.D для контроля геомеханического состояния массива горных выработок угольных шахт является весьма перспективным, так как разработанные на его основе волоконно-оптические датчики обладают достаточно высокой точностью, скоростью измерения и имеют хорошую линейность характеристик.
Бесплатно
Статья научная
Построен алгоритм решения задачи, позволяющий восстанавливать значения температуры по результатам измерения сопротивлений, основанный на применении метода регуляризации. Найдены калибровочные коэффициенты, оценки погрешности полученных решений, а также предложен критерий, позволяющий проводить оценку собственного состояния термометра сопротивления в процессе эксплуатации.
Бесплатно
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
Статья научная
Недостаточная пропускная способность улично-дорожной сети является проблемой большинства городов. Частично эта проблема может быть решена оптимизацией работы светофора. Поскольку подбор настроек светофора в реальном времени может привести к ухудшению дорожной ситуации, целесообразно предварительно настроить модель и на ней отработать различные режимы работы светофора, подобрать оптимальные. Цель исследования: моделирование изменения среднего числа машин в очереди перед запрещающим сигналом светофора и среднего времени проезда перекрёстка. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи: создание модели дорожного участка с реальными потоками на входах; определение среднего числа машин в очереди при различных режимах работы светофора; создание эксперимента для нахождения среднего времени левого поворота с вводом и без ввода специализированной левоповоротной фазы светофора.
Бесплатно
