Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1079
Математические модели оценки деятельности промышленных предприятий в условиях нестабильности
Статья научная
В настоящее время управление промышленным предприятием осложняется большой степенью нестабильности мировой политической и финансово-экономической системы. В частности, Соединенные Штаты Америки и их союзников провоцируют межнациональные и религиозные противоречия в различных регионах мира, что влечет за собой развязывание локальных войн и иных военно-политических конфликтов. Благодаря этому США в гораздо большей степени, чем в периоды стабильного экономического развития регионов мира, получают возможность воздействовать на международную обстановку, это позволяет им ухудшить положение своих основных конкурентов (России, Китая, Индии, Ирана и др.) в военном, технологическом, экономическом и социальном развитии. Поэтому требуется разработка новых методов и подходов к выработке стратегических решений, позволяющих осуществлять эффективное управление в промышленности в условиях нестабильности. В статье предлагаются две математические модели принятия решений по стратегическому управлению промышленным предприятием, которые учитывают условия нестабильности. Первая модель является математической моделью комплексной оценки деятельности промышленного предприятия на базе интегрированного показателя и может рассматриваться как процедура проведения экспертного моделирования. Вторая модель описывает цифровую технологию повышения эффективности промышленного предприятия. Обе модели могут быть использованы при принятии стратегических решений по управлению промышленным предприятием.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается процедура нахождения математических моделей функций преобразования измерительных преобразователей давления, объединенных в кластеры. Предложен метод определения сложности математических моделей. Приведен пример выбора математический моделей для кластеров преобразователей давления тензорези-стивного типа.
Бесплатно
Математические модели щелевых антенн
Статья научная
Предложены математические модели односторонних и двусторон-них щелевых антенн. Строгие электродинамические соотношения основаны на интегральных уравнениях Фредгольма II рода. Показано, что применение специальной регуляризирующей процедуры позволяет использовать эти уравнения для моделирования щелевых антенн с очень тонкими пластинами, на которых выполнены щели.
Бесплатно
Краткое сообщение
Предложена методика выбора и обоснования математического и программного обеспечения для построения и реализации системной модели исследуемой предметной области (ПО), с учетом её развития. Предложена схема реализации внешнего контура управления качеством. В качестве примера исследуются две ПО: производственная деятельность предприятии и учебная деятельность вуза. Системные модели указанных ПО основаны на проектном (процессном) подходе и математических методах теории множеств и категорий. Предложено для реализации данной модели применить кросс-платформенную информационную технологию, базирующуюся на программных средствах моделирования SADT (BPwin, ERwin), Web-технологии (Java, Php) BPMN (Runa), Moodle (Html-редактор) и др. На средствах которые реализуются интерактивных сценарии в автоматизированном режиме. В качестве примера приводится описание реализации типового бизнес-процесса в указанных выше ПО.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается математическая модель вычисления значений собственных функций оператора Орра Зоммерфельда. Используя метод регуляризованных следов, получены простые формулы, позволяющие находить значения первых собственных функций возмущенных самосопряженных операторов. Разработанные алгоритмы позволяют, вычислять значения собственной функции возмущенного оператора независимо от того, известны предыдущие значения собственной функции или нет. Получены оценки остатков сумм функциональных рядов «взвешенных» поправок теории возмущений дискретных операторов, и доказана их сходимость. Для вычислительной реализации метода, найдены эффективные алгоритмы нахождения «взвешенных» поправок теории возмущений, используя которые можно приближать суммы функциональных рядов Рэлея Шредингера нужным количеством членов. Проведенные численные эксперименты вычисления значений собственных функций задачи гидродинамической теории устойчивости показывают, что метод хорошо согласуется с другими известными методами (А.Н. Крылова и А.М. Данилевского). Метод регуляризованных следов показал свою надежность и высокую эффективность.
Бесплатно
Математическое моделирование неустойчивости тонкого слоя вязкой жидкости
Статья научная
Осуществлено исследование неустойчивости тонкого слоя вязкой жидкости в линейном и нелинейном приближениях. Получены аналитические зависимости волновых характеристик от физико-химических факторов, оказывающих влияние на течение и его устойчивость. Представлены волновые характеристики и области неустойчивости для воды в диапазоне чисел Рейнольдса Re 12. Исследована эволюция волновых возмущений в окрестности кривой нейтральной устойчивости.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Цель исследования: разработка методов моделирования данных для разработки рекомендательных алгоритмов с использованием дважды стохастических авторегрессионных моделей случайных процессов и проверка их адекватности путем применения алгоритмов машинного обучения для кластеризации пользователей в имитируемом наборе данных и прогнозирования вероятностей интереса. Методы исследования. В статье рассмотрены методы, используемые при построении рекомендательных систем. При этом рассмотрена задача моделирования поведения пользователей с помощью дважды стохастической модели. Данная модель предложена для генерации искусственных данных. Дважды стохастическая модель позволяет генерировать нестационарные процессы, таким образом, создает пользователей с разными вероятностными свойствами в разных группах объектов интереса. После этого искусственно созданные пользователи (и их активность) кластеризуются на основе модифицированного алгоритма K-средних. Основная модификация заключается в необходимости автоматической предварительной оценки числа кластеров, а не его выбора человеком. Далее моделируется поведение представителей каждой группы пользователей для новых событий. На основе сгенерированной информации и обучающих данных решается задача прогнозирования и ранжирования предлагаемых услуг. При этом на первом этапе использования регрессионных моделей достаточно для отнесения пользователя к группе и формирования предложений данному пользователю. Результаты исследования. На обучающих данных в 2 кластерах были достигнуты высокие индексы детерминации, что говорит примерно о 90 % объясненной дисперсии при использовании предложенной дважды стохастической модели. Особое внимание уделено работе современных рекомендательных систем на примере системы «Диско» от Яндекс. Кроме того, выполнена предобработка и предварительный анализ данных реального сектора, а именно: исследуются данные телекоммуникационной компании. С целью выдачи релевантных предложений по услугам связи разработана тестовая рекомендательная система. Заключение. Таким образом, к основным результатам работы относится математическая модель, симулирующая реакцию пользователей на различные услуги, а также модель логистической регрессии, используемая для прогнозирования вероятности заинтересованности пользователя новой услугой. На основе прогнозируемых вероятностей не составляет труда ранжирование новых предложений. Апробация на синтезированных данных показала высокую эффективность модели.
Бесплатно
Математическое описание для процедуры калибровки инерциальной навигационной системы
Статья
Бесплатно
Математическое описание потоков энергоресурсов в сложных сетях с учетом динамики их аккумулирования
Статья
Бесплатно
Метод адаптивного многозонального управления энерготехнологическими объектами в порядковых шкалах
Статья научная
Рассматривается метод адаптивного многозонального управления энерготехнологическими объектами в порядковых шкалах. Метод основан на введении порядковых оценок качества распределенных выходных характеристик многозонального энерготехнологического объекта. Оценки определяются на основе использования дискриминантных функций качества, которые выделяют на множестве распределенных характеристик объекта области их допустимых значений. Предложен алгоритм идентификации дискриминантных функций объекта на основе данных эксплуатации. Для устойчивого решения задачи идентификации использована регуляризация в виде минимизации нормы уклонения текущих оценок структурных параметров дискриминантных функций от их номинальных значений. Нахождение оптимальных значений режимных параметров энерготехнологического объекта осуществляется на основе двух этапов принятия решений. На первом этапе решается задача построения области эффективных значений режимных параметров в порядковых шкалах. Данная задача сводится к нахождению максимально совместных подсистем взвешенных неравенств, выделяющих область эффективных значений режимных параметров объекта. На втором этапе в построенной области определяются оптимальные значения параметров по критерию минимума потребления энергии. В целом на основе указанных задач решается нестационарная задача оперативного принятия решений по управлению режимами энерготехнологического объекта при изменениях его состояния в процессе эксплуатации.
Бесплатно
Метод адаптивного управления освещением распределенных объектов
Статья научная
Рассмотрен метод адаптивного управления распределенными объектами освещения. Изложена методика освещения локальных зон в соответствии с уровнем их приоритета, учитывающая взаимное влияние источников света в системе.
Бесплатно
Метод анализа иерархий: подход, основанный на теории латентных переменных
Статья научная
В работе предлагается математическая модель оценки привлекательности альтернатив по качественному критерию, которая основана на методе оценки латентных переменных по модели Раша. Данная модель предназначена для оценивания привлекательности альтернатив при экспертном оценивании по методу анализа иерархий, основанному на парном сравнении альтернатив. Предлагаемый метод позволит получать объективные оценки альтернатив по линейной шкале, которые не зависят от состава оцениваемых альтернатив. Цель исследования заключается в описании нового математического аппарата, позволяющего получать оценки привлекательностей альтернатив и обладающего рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами оценивания. Предлагаемая модель основана на теории латентных переменных, а точнее, на модели Раша оценки латентных переменных. Материалы и методы. В основе описанной в работе модели оценки альтернатив лежит метод парных сравнений. Однако в отличие от традиционного математического аппарата метода анализа иерархий, методика выявления предпочтения одной альтернативы над другой для каждой их пары основана на вероятностном подходе, поэтому оценки предпочтений менее абстрактны и более объективны. В работе дано математическое обоснование предлагаемой модели, проведено сравнение результатов оценивания по предлагаемой модели с результатами, полученными традиционными методам. Также описаны вычислительные эксперименты, которые обосновывают адекватность полученных оценок. Результаты. Разработана математическая модель, которая является альтернативой методу анализа иерархий (Т. Саати) для оценки привлекательности альтернатив по методу парных сравнений. В отличие от традиционного метода оценивания, модель позволяет получать независимые оценки альтернатив по линейной шкале, а критерии сравнения альтернатив носят вероятностный характер, что позволяет проводить объективное оценивание. Вычислительные эксперименты показали адекватность и хорошую устойчивость полученных оценок к изменению исходных данных. Заключение. Предлагаемый метод обработки экспертной информации, полученной при парных сравнениях альтернатив, позволит получать максимально объективные их оценки и может быть использован как математический аппарат для систем поддержки принятия решений во многих сферах научной и практической деятельности.
Бесплатно
Статья научная
Проблема обработки данных, полученных при динамических измерениях, - одна из центральных проблем в измерительной технике. Цель исследования. Статья посвящена модели измерительной системы и методу обработки результатов динамических измерений. Поэтому актуальной задачей является разработка алгоритмами обработки результатов динамических измерений. Материалы и методы. В этой статье предлагается модель измерительной системы без обратных связей и метод обработки данных, полученных при динамических измерениях на основе конечно-разностного подхода. Основные предпосылки математической модели задачи динамических измерений, связанной с процессами восстановления входного сигнала в условиях неполных и зашумленных исходных данных, заключаются в следующем. Изначально известна функция зашумленного выходного сигнала. Восстановление входного сигнала осуществляется с помощью передаточной функции датчика. Передаточная функция датчика представлена в виде дифференциального уравнения. Это уравнение описывает состояние динамической системы в реальном времени. Предлагаемая вычислительная схема метода основана на конечно-разностных аналогах производных. На основе саморегуляризирующего подхода была построена численная модель датчика. Проблема устойчивости метода решения дифференциальных уравнений высокого порядка также является одной из центральных проблем обработки данных в системах автоматического управления. Был получен необходимый уровень точности благодаря обобщенному квазиоптимальному подходу к выбору параметра регуляризации. Полученные результаты. Основной целью вычислительного эксперимента было построение численного решения рассматриваемой задачи. Стандартные тестовые функции рассматривались как входные сигналы. В качестве входного сигнала подавался тестовый сигнал, моделирующий физический процесс. Была найдена функция выходного сигнала с помощью предложенного численного метода, найденная функция была зашумлена аддитивным шумом в 5 %. Заключение. По зашумленному сигналу был восстановлен входной сигнал. Отклонение восстановленного сигнала от исходного во всех экспериментах составило не более 0,05, что говорит об устойчивости данного метода относительно зашумленных данных и возможности использования данного подхода в динамических измерениях.
Бесплатно
Метод измерения времени распространения импульсных радиосигналов при малых дальностях
Статья научная
Рассмотрен принцип трансформирования масштаба времени для измерения задержки в радарных дальномерах, аналогичный методам, применяемым в стробоскопических осциллографах. Приведена структурная схема стробоскопического радиочастотного преобразователя и выделены его основные особенности.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается метод определения и контроля углового отклонения фактического положения прибора оптического астровизирующего устройства (ПО АВУ) относительно его номинального положения на гиростабилизированной платформе (ГСП). Описывается математическая имитационная модель, позволяющая обрабатывать результаты испытаний приборов ТГС. Приводятся результаты моделирования имитационной модели для входных параметров реальных приборов ТГС. Представлена оценка адекватности результатов имитационной модели результатам полученных при испытаниях реальных приборов ТГС.
Бесплатно
Метод крупных частиц для исследования течений газовзвесей
Статья научная
Разработана модификация метода крупных частиц в приложении к исследованиям течений газовзвесей. Показано, что данная модификация метода крупных частиц позволяет проводить расчеты поведения ударных волн в газовзвесях без введения в явном виде искусственной вязкости. Это позволило устранить искажения физической картины течения газовзвеси, связанной с наличием осцилляций, имеющих место при распространении ударных волн в неоднородных средах. В данной работе показано, что при использовании предложенной модификации для проведения расчетов распространения ударных волн в газовзвесях с большими числами Куранта может быть использован явный вариант модификации метода крупных частиц. Это позволяет значительно сократить время расчета задачи и избежать проведения сложных итерационных процедур, присущих неявным разностным схемам. Показано, что предложенная модификация является эффективной и позволяет проводить расчеты ударных волн в газовзвесях с большими числами Куранта.
Бесплатно
Метод нахождения связанных показателей на основе анализа нормативно-правовых актов методами NLP
Статья научная
Современные методы прогнозирования временных рядов позволяют получить весьма точные и качественные прогнозы при наличии ретроспективных данных. Однако результаты работы этих методов определяются объемом и качеством обучающей выборки. Когда временной ряд отсутствует, имеет малое количество точек или вовсе не достоверен, методы прогнозирования временных рядов неэффективны. В таком случае принято использовать подходы для нахождения иных показателей, так или иначе коррелирующих с искомым, далее называемых косвенными показателями. В рамках работы над прогнозированием социально-экономических показателей возникла необходимость в формировании перечня косвенных показателей, однако имеющиеся решения для данной задачи не обеспечивают требуемой достоверности. В большинстве случаев в работах используют данные социальных сетей, форумов и других источников, которые не могут считаться объективными, так как являются выражением субъективной точки зрения и могут быть подвержены умышленным фальсификациям и искажениям. Такие риски неприемлемы при разработке системы, создаваемой для принятия управленческих решений на уровне государства. Цель исследования: разработка методов поиска косвенных показателей, основывающихся на объективных источниках информации. Данные методы позволяют сформировать перечень косвенных показателей, не привлекая экспертов и исключая риски некорректности первичных данных. Материалы и методы. Исследования проводились на основе нормативно-правовых актов Российской Федерации и ее субъектов. Данный источник был выбран по причине того, что нормативные документы являются объективными и основополагающими документами государства. Они не являются представлением субъективной точки зрения автора или группы лиц. Для эксперимента была собрана часть нормативной базы с 2016 по 2021 год, относящаяся к категориям: сельское хозяйство, медицина, социальная сфера и другие. Результаты. Определен метод нахождения косвенных показателей, разработаны и апробированы различные алгоритмы ранжирования косвенных показателей, сформированы косвенные показатели для нескольких социально-экономических показателей. Процесс выявления косвенных показателей построен на применении методов Data Mining и NLP к базе данных нормативно-правовых актов Российской Федерации. Заключение. Полученное решение позволило сформировать список N-грамм, связанных с искомым показателем. На данном этапе интерпретация N-граммы в показатель производится с помощью эксперта, однако для этого не требуется иметь компетенций в предметной области показателя.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена методу получения изображений трехмерных объектов - объемному рендерингу, применительно к рентгеновской компьютерной томографии. Дано подробное описание алгоритма объемного рендеринга, близкое к практической реализации. Рассмотрены общие принципы работы алгоритма объемного рендеринга с воксельными массивами трехмерных данных. Описан механизм пускания лучей в трехмерном пространстве через объёмный набор данных, включая задание плоскости наблюдения, ракурса просмотра, изменение масштаба при реализации параллельной проекции. Рассмотрена выборка точек по ходу пущенного луча при параметрическом его задании, а также взятие шага выборки точек согласно теореме о дискретизации. Описана трилинейная интерполяция для получения значений, не попавших в узлы трехмерной сетки объемного набора данных. Описано использование передаточных функций для задания цвета и прозрачности визуализируемым структурам. Рассмотрена модель освещения Фонга и связанное с ней вычисление градиента трехмерных данных. Приведен альтернативный метод затенения трехмерного изображения, основанный на уравнении ослабления света и не требующий вычисления градиента данных. Приведен композитинг на основе применения основного уравнения объемного рендеринга как один из способов получения изображения трехмерного объекта по методу объемного рендеринга.
Бесплатно
Статья обзорная
Перспективным направлением повышения готовности ракеты-носителя к запуску является учет при построении программной траектории выведения значений мери-дианальной и зональной составляющих ветра, полученных по результатам метеозондирования атмосферы. Алгоритмы построения программной траектории должны обеспечивать устойчивый ее расчет в условиях ограниченного времени подготовки полетного задания в наземной системе управления на стартовом комплексе непосредственно перед стартом с выполнением жестких требований по точности и ограничений на программу движения со стороны системы стабилизации. Проведено исследование решения задачи определения параметров управления традиционными методами Ньютона первого и второго порядка. Разработан алгоритм определения параметров управления с учетом особенностей расчета прогнозируемых отклонений. Численные эксперименты на траекториях запуска ракеты-носителя РН 14А14 показали хорошую работу алгоритма.
Бесплатно
