Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1059
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
Метод определения радиуса сферической поверхности
Краткое сообщение
Разработаны теоретические положения метода парных расстояний применительно к определению радиуса сферической поверхности. Для реализации метода на исследуемых поверхностях размещают реперные точки и измеряют между ними линейные расстояния. Представлена реализация метода для определения радиуса сферической поверхности по расстояниям, измеренным между 4 расположенными на поверхности точками. Указанное количество точек является минимально необходимым для решения задачи. Получено аналитическое выражение радиуса сферической поверхности через расстояния между парами точек. Вычислено среднеквадратическое отклонение погрешности оценки радиуса, вызванное погрешностями измерения расстояний. Определены оптимальные конфигурации 4 точек на сфере, обеспечивающие минимальную дисперсию оценки радиуса. Для этих оптимальных конфигураций противолежащие ребра тетраэдров, образуемых соответствующими точками, равны между собой. Метод нашел приложение в комплексе работ по оценке параметров юстировки телевизионной системы измерения углового положения динамического стенда с газовой опорой, оснащенного реперами-излучателями, размещенными вдоль огибающей сферической поверхности. Определение радиуса такой сферической поверхности осложняется тем, что она является прерывистой, охватывает часть, которая меньше половины сферы, отсутствует доступ к центру сферы, которым является центр вращения шаровой опоры динамического стенда. Известные косвенные методы определения радиуса сферической поверхности, основанные на результатах линейных или угловых измерений с помощью специальных накладных измерительных устройств, базирующихся при измерениях непосредственно на поверхности, радиус кривизны которой определяется, также оказываются неприемлемыми из-за отсутствия в данном случае установочной измерительной базы для накладного измерительного прибора. Метод позволяет исключить применение дорогостоящих координатно-измерительных машин для получения оценки радиуса, так как для измерения парных расстояний можно использовать простой серийный измерительный инструмент.
Бесплатно
Метод определения фактической температуры металла поверхностей нагрева котлов
Статья научная
Рассматривается методика расчета фактической температуры и остаточной долговечности металла, позволяющая определять наиболее теплонапряженные зоны, узлы и элементы с максимальными температурами металла, выявлять причины появления и развития дефектов, производить оценку долговечности, планировать частичную или полную замену металла для рационального проведения ремонтно-профилактических работ.
Бесплатно
Метод оптимизации геометрии зеркальных антенн с диаграммой направленности специального вида
Статья научная
Предложен метод оптимизации геометрии рефлектора зеркальной антенны двойной кривизны. Рассматривается формирование косекансной диаграммы направленности в полосе частот, определяемой свойствами облучателя. Математическая модель зеркальной антенны основана на использовании методов геометрической оптики. Использование вычислительных методов повышенной точности позволяет существенно ускорить предложенный метод последовательных приближений.
Бесплатно
Статья научная
Для многих систем централизованного теплоснабжения в Российской Федерации в настоящее время характерно наличие потребителей, в которых не производится автоматическое регулирование потребления тепловой энергии в зависимости от температуры наружного воздуха ввиду отсутствия систем автоматизации на индивидуальных тепловых пунктах. Поэтому основным механизмом качественного регулирования подачи тепловой энергии потребителям является изменение температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла. В условиях различных структурных изменений сети теплоснабжения, а также изменений теплогидравлических характеристик потребителей, актуальной задачей является оперативное определение оптимального задания температуры теплоносителя на источнике. Статья посвящена задаче оптимизации температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла, в системах централизованного теплоснабжения с применением имитационного моделирования. Рассматривается метод оптимизации температуры теплоносителя, основанный на использовании штрафных функций по температуре воздуха в помещениях и количеству потребляемой тепловой энергии. Авторы исследуют влияние весовых коэффициентов конкурирующих оценок экономии и комфортности температуры воздуха в помещениях на результаты решения рассматриваемой задачи оптимизации с использованием указанного метода.
Бесплатно
Метод оптимизации энергии с помощью механизма передачи сообщений в задачах стереозрения
Статья научная
Рассматривается алгоритм оптимизации функции энергии вдоль сканлайна, его особенности и способ реализации с использованием механизма передачи сообщений. В проведенном обзоре рассмотрен метод поиска минимума функции энергии, а также метод поиска аргумента, при котором достигается это значение.
Бесплатно
Метод оценки параметров радиоканалов сети LTE
Статья научная
Проведены измерения отношения сигнал / помеха + шум (ОСПШ) в частотном диапазоне 1920…1980 МГц сети LTE. По полученным выборкам рассчитаны их средние значения и дисперсии. Построены автокорреляционные функции данных выборок и взаимные корреляционные функции. Проведенный анализ показал, что параметры каналов являются статистически зависимыми. На основании рассчитанных по полученным выборкам средних значений процессов, дисперсий и интервалов корреляций разработана двумерная модель уравнений состояния и уравнений наблюдения. Предложено для оценки ОСПШ каналов использовать процедуру Калмана - Бьюси. Разработана структурная схема машинного эксперимента, которая состоит из модели наблюдения, модели процедуры оценки и модели процедуры обработки результатов анализа. Анализ показал, что учет взаимных связей дает значительный выигрыш (больше, чем в 10 раз) при оценивании статистически зависимых процессов.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Метод оценки эффективности линейных производственных процессов на базе подходов LCA и MFСA
Краткое сообщение
Рассматривается основанный на подходах LCA и MFCA способ оценки эффективности линейных производственных процессов. Актуальность и практическая значимость данного способа обосновываются необходимостью интеграции экологического и экономического аспектов деятельности предприятия. Научная новизна заключается в расширении границ применения базовых подходов. В основной части статьи приводятся общие понятия, и формулируется модель оценки: сначала рассматривается модель с известными значениями промежуточных потоков материала; затем алгоритм анализа дополняется и применяется к модели с неизвестными значениями потоков. Модель получена за счет использования свойства рекуррентности системы, принципа материального баланса и принципа разделения стоимостей (MFCA). Дальнейшая разработка методики для нелинейных моделей и моделей с ограничениями на имеющиеся ресурсы в перспективе позволит создать средство поддержки принятия решений по загрузке и модернизации задействованного оборудования.
Бесплатно
Метод оценки эффективности мероприятий по формированию комфортной городской среды
Статья научная
В статье рассматривается актуальная проблема несоответствия реализуемых мероприятий по формированию комфортной городской среды реальным потребностям и ожиданиям граждан. Анализируются существующие методы оценки таких мероприятий, включая индексный метод оценки качества городской среды, применяемый в рамках национального проекта «Жилье и городская среда», а также различные социологические исследования и опросы. Отмечаются недостатки этих подходов, такие как ограниченность выборки респондентов и тематики опросов. Цель исследования - разработка метода оценки мероприятий по формированию комфортной городской среды на основе семантического сравнения мнений граждан из социальных сетей, поисковых запросов и описаний самих мероприятий с использованием алгоритмов обработки естественного языка.
Бесплатно
