Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1079
Многосвязная система оптимального регулирования экономичности потребления топлива
Статья научная
Рассматривается построение многосвязной системы оптимального регулирования экономичности потребления топлива для блока паровых котлов. Предлагается минимизировать потребление топлива за счет стабилизации режимных параметров и коррекции подачи воздуха по критерию максимума динамического КПД котла.
Бесплатно
Многоточечная начально-конечная задача для стохастической модели Баренблатта - Желтова - Кочиной
Статья научная
Рассматривается многоточечная начально-конечная задача для уравнения Баренблатта - Желтова - Кочиной, возмущенного белым шумом. Показана редукция рассматриваемой задачи к многоточечной начально-конечной задаче для стохастического уравнения соболевского типа. Получены достаточные условия однозначной разрешимости как для абстрактной задачи, так и для стохастической модели Баренблатта - Желтова - Кочиной.
Бесплатно
Многоцелевые проекты в задаче формирования программы развития нефтегазовой отрасли
Статья научная
Рассматриваемый в работе многокритериальный подход дает возможность учесть весь спектр интересов (целей) отрасли и региона, обеспечить его достаточным объемом информации для принятия оптимального решения. С этой целью разработана система управления на основе комплексной оценки экономического и инновационного потенциала отрасли, позволяющая получать решения при наличии многих критериев и многоцелевых проектов.
Бесплатно
Многочастотный способ измерения потерь в обтекателях
Статья научная
Измерение радиотехнических параметров конкретных экземпляров обтекателей для целей оценки качества диаграммообразования антенны РЛС является сложной с технической точки зрения задачей. Обтекатель часто располагается в ближней зоне и его влияние на диаграмму направленности антенны невозможно оценить обособленно. Для этого обычно пользуются либо расчетным способом, либо способом оценки диэлектрических свойств образца обтекателя. Ниже рассмотрены методы измерения потерь ЭМВ в обтекателях регулярного типа, проблемы их практической реализации, предложен ряд способов решения проблем, связанных с переотражениями. Предложен многочастотный способ нивелировки отражения от обтекателя при измерении потерь методом замещения.
Бесплатно
Мобильная система оценки состояния тихоходного оборудования прокатного производства
Статья научная
Рассмотрена мобильная система оценки состояния оборудования, адаптированная к условиям работы прокатного производства, диагностика которого традиционно является одной из наиболее сложных. Особенностью рассматриваемой системы является многоканальная обработка информации, при этом высокочастотный канал реализует известный метод «огибающей» и выполнен резонансным. Предлагается конвертировать высокочастотный сигнал и подавать параллельно аналого-цифровому преобразователю на наушники оператора, устранив тем самым производственные шумы, проблемы оцифровки сигнала и включив самый мощный на сегодняшний день компьютер - мозг человека. Одновременное восприятие оператором аналогового акустического сигнала и графического спектра позволяет повысить надежность и достоверность полученной информации.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются широко применяемые на практике распределенные системы, предполагающие хранение, обработку критически важной для предприятий и учреждений информации на периферии, анализируется спектр уязвимостей по отношению к информационной безопасности (ИБ) предприятий, организаций, учебных заведений и т. д. В статье проведен подробный анализ применения математического аппарата теории массового обслуживания, используемого для исследований информационной безопасности распределенных систем. Цели и задачи поставлены по результатам проведенного анализа, который показал, что существующее соотношение «распределенная инфокоммуникационная система - угрозы ИБ» не в полной мере отражает свойство достоверности данных о состоянии ИБ для количества элементов (датчиков), участвующих в обеспечении ИБ для данной информационной системы, и количества каналов, по которым могут приходить угрозы для данной информационной системы. Таким образом, целью данной работы является разработка математической модели, основанной на марковских случайных процессах и теории массового обслуживания, которая позволяет в динамике вероятностными методами оценить актуальность информации о возможных угрозах в области информационной безопасности и принять упреждающие меры по их ликвидации. Материалы и методы. В основе исследований лежит идея, заключающаяся в том, что имеется некоторая информационная система, которая может подвергаться угрозам в области информационной безопасности, угрозы могут поступать по некоторым каналам. Для математического моделирования описанной ситуации введен ряд ограничений, с учетом которых показано, что достоверность данных об информационных угрозах может быть исследована на основе марковских случайных процессов. Результаты. С использованием модели достоверности комплексного контроля состояний в пространственно-распределенных системах ИБ получены: зависимости вероятности достоверности информации об угрозах от интенсивности их поступления при разном количестве источников угроз; зависимости вероятности достоверности информации от времени получения и обработки информации при разном количестве источников угроз; минимальные значения элементов, которые необходимы для обеспечения с вероятностью не менее заданной, достоверности информации при известном количестве источников угроз для разных значений интенсивности их поступления и другие. Заключение. Полученные зависимости имеют квазиленейный характер, что позволяет проводить приближенные, но достаточно точные расчеты при оценке указанных параметров, что позволит эффективно организовывать мероприятия по ИБ. Разработанная модель позволит проводить оперативное планирование стратегии защиты информационной системы от возможных угроз, а также осуществлять поддержку принятия решений по количеству элементов ИБ в меняющихся условиях противостояния внешним информационным воздействиям.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Характерной чертой развития современных экономических систем является активное объединение, интеграция предприятий в более крупные хозяйствующие субъекты. Отличительной особенностью таких объединений является разнонаправленность интересов его участников. Разработка инновационных механизмов управления финансами интегрированной структуры, позволяющих учесть противоречивые интересы предприятий объединения, является актуальной задачей. Цель исследования. Разработать математические модели и алгоритмы, позволяющие повысить эффективность управления финансовыми средствами объединения хозяйствующих субъектов за счет формирования оптимального пакета проектов и согласованного распределения прибыли от его реализации между предприятиями. Материалы и методы. Предлагаемый подход основывается на использовании методов системного анализа, методов оптимизации, теории принятия решений и теории игр. В работе рассматривается механизм согласованного распределения средств предприятий объединения при реализации проектов, состоящий из двух укрупненных этапов. На первом этапе формируется оптимальный пакет проектов объединения. Каждое предприятие объединения предлагает собственные варианты проектов, из множества которых формируется пакет проектов. Построенная модель формирования пакета проектов, обеспечивающего объединению получение наибольшей прибыли, является задачей о ранце и решается методом ветвей и границ. На втором этапе осуществляется распределение прибыли от реализации проектов между предприятиями объединения. Для отыскания распределения прибыли, обеспечивающего согласование экономических интересов предприятий объединения, предлагается использовать методы и принципы теории кооперативных игр. В работе показано, что описанную задачу можно формально представить в виде игры в форме характеристической функции. В качестве согласованного распределения прибыли предлагается выбрать определенный элемент С-ядра. Формирование данного элемента осуществляется на основе оптимизационной модели, в функции цели и системе ограничений которой учитываются количественные показатели активности участия предприятий в реализации проектов объединения. Результаты. Разработан механизм согласованного распределения финансовых средств предприятий объединения при реализации проектов, основанный на математических моделях и методах. Особенностью механизма является применение игрового принципа при распределении прибыли проектов. Проведены практические расчеты, обосновывающие преимущества представленного подхода по сравнению с известными методами. Заключение. Предлагаемое в работе согласованное распределение финансов обоснованно обеспечивает выгоду каждому предприятию от совместной реализации проектов и стимулирует руководства предприятий к поиску высокоэффективных проектов.
Бесплатно
Модели и методы календарного планирования сертификационных сессий в управлении проектами
Краткое сообщение
Рассмотрены проблемы, возникающие при организации и проведении сертификационного процесса в НП «Ассоциация «СОВНЕТ». Проанализированы характерные особенности организации и проведения сертификационного процесса. Выявлены основные проблемы формирования календарного плана. На основе применения методов и средств календарного планирования авторами предложены возможные модели и способы решения вопросов календарного планирования при проведении сертификационных сессий. Использование моделей календарного планирования (различные модификации транспортных задач) позволяет построить реализуемые планы проведения сертификационных сессий с минимизацией затрат на оплату асессоров. При этом появляется возможность увеличить число сертификационных сессий. Предложенные модели учитывают различные нестандартные ситуации, возникающие при формировании календарного плана.
Бесплатно
Модели машинного обучения в задаче прогнозирования природно-ресурсного потенциала пермского края
Статья научная
В статье рассматривается проблема повышения качества моделирования и прогнозирования комплексного показателя природно-ресурсного потенциала региона за счет использования некоторых моделей машинного обучения с учителем. Актуальность решаемой задачи объясняется тем, что традиционно используемые для данных целей модели демонстрируют либо слишком низкое качество, либо сложны в настройке и оценке их параметров. Цель исследования: определение моделей машинного обучения, обеспечивающих оптимальные значения различных метрик качества моделирования. Материалы и методы. Для целей исследования рассмотрены модели множественной линейной регрессии, дерева принятия решений, случайного леса, градиентного бустинга и многослойного персептрона. В качестве метрик качества выбраны коэффициент детерминации R2, арифметический квадратный корень из средней квадратической ошибки моделирования RMSE, средняя абсолютная ошибка моделирования MAE и относительная погрешность прогнозирования на 1 и 2 временных интервала. Исследование выполнено на примере зависимости комплексного показателя природно-ресурсного потенциала Пермского края от системы определяющих его факторов на временном интервале с 2001 по 2018 г. в среде Jupiter Notebook средствами библиотек Pandas и Scikit-learn. Для обеспечения сопоставимости результатов моделирования был произведен отбор факторов на основании их корреляционного анализа. Подбор оптимальных параметров моделей произведен на основании данных с 2001 по 2016 г., качество прогнозирования проверялось по данным 2017 и 2018 гг. Результаты. По результатам проведенного исследования оказалось, что модель классической множественной линейной регрессии демонстрирует худшие результаты по всем рассмотренным метрикам качества. Наибольшее значение коэффициента детерминации, минимальные значения корня из средней квадратичной и средней абсолютной ошибки моделирования демонстрирует модель дерева решений. При этом минимальная относительная погрешность прогнозирования на 2017 г. обеспечивается моделью градиентного бустинга, на 2018 г. - моделью многослойного персептрона. Заключение. Проведенное исследование позволяет утверждать, что нелинейные модели машинного обучения для задачи моделирования и прогнозирования комплексного показателя природно-ресурсного потенциала демонстрируют лучшие аппроксимационные и прогностические свойства по сравнению с множественной линейной регрессией и могут быть использованы для повышения качества управления природными ресурсами.
Бесплатно
Модели процесса реализации «Бережливого обучения + шесть сигм»
Краткое сообщение
Рассмотрены основные инструменты «бережливого производства + шесть сигм», процесс метода «бережливое производство + шесть сигм» визуализирован с помощью карт процессов на основе методологии IDEF0, что позволяет установить взаимосвязи между его элементами.
Бесплатно
Модели согласованного комплексного оценивания в задачах принятия решений
Статья научная
Введение. Построение качественной комплексной оценки объекта требует более точного и всестороннего учета как объективной информации об объекте, так субъективных оценок, индивидуального опыта, интуиции и знаний руководителя объекта. Цель исследования. Целью работы является разработка современного подхода к решению задач многокритериального оценивания и ранжирования на основе формирования согласованной структуры комплексной оценки. Для этого осуществляется выбор структуры системы комплексного оценивания (дихотомического дерева, висячие вершины которого соответствуют оцениваемым направлениям, а корневая вершина - комплексной оценке) и выбор матричных сверток в каждой (не висячей) вершине дерева. Кроме того, разрабатываются требования к шкалам оценивания, дереву свертки и матрицам свертки, позволяющим наглядно продемонстрировать синергетический эффект и дать описание класса обобщенных медианных схем, реализуемых на выпуклом представлении двоичных деревьев. Материалы и методы. Решение этих задач основывается на методе синтеза и обобщения существующих подходов к построению комплексной оценки и имитационного моделирования при выборе структуры системы комплексного оценивания. При этом определены матрицы свертки на основе обучающих вариантов, задаваемых экспертами, такие, что для любого обучающего варианта оценка, полученная на основе системы комплексного оценивания, совпадает с экспертной оценкой. Результаты. Получены условия существования матрицы в виде неравенств на обобщенные оценки обучающих подвариантов. Этим неравенствам поставлен в соответствие граф, вершины которого обозначают подварианты, а дуги отражают неравенства, связывающие обобщенные оценки. Показано, что если граф не имеет контуров, то матрица свертки существует. Предложен алгоритм определения обобщенных оценок подвариантов на основе полученного графа и последующего определения соответствующей матрицы. Дано обоснование требований к шкалам оценивания и структуре дерева свертки. Получены требования к размерности и виду матриц свертки, находящихся в узлах дерева. Определена возможность реализации набора обучающих данных с помощью какого-либо механизма комплексного оценивания. Заключение. Поученные результаты позволяют формировать системы комплексного оценивания, обеспечивающие гибкость настройки на предпочтения лиц, принимающих решения, простоту расчетов и возможность решения на этой основе оптимизационных задач формирования программ.
Бесплатно
Модели теории графов как инструмент моделирования организационных систем (задача о клике)
Статья научная
Востребованность методов теории графов при моделировании процесса управления социальными и экономическими системами обусловлена прежде всего удобством графического отображения сложных систем, что упрощает их анализ и понимание. При этом такое представление позволяет анализировать связи между различными элементами социальных и экономических систем, что дает возможность выявления ключевых факторов, оказывающих влияющие на изучаемую систему. Целью исследования является рассмотрение возможности использования теории графов как инструмента для моделирования организационных систем на примере задачи о клике.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе формулируется задача применения вероятностных автоматов с блокировкой для исследования сложных гибридных информационных систем. Действительно, в большинстве задач приходится иметь дело с влиянием различных случайных факторов, к которым можно отнести ненадежные элементы электронного оборудования, периодически выходящие из строя, случайные реакции лиц, принимающих решения, вероятностные колебания длительности выполнения различных этапов работ, составляющих исследуемый процесс. Цель исследования заключается в необходимости повышения эффективности управления автоматизированными информационными системами на основе моделей имитационного обслуживания с блокировкой. Материалы и методы. Рассмотрим основные принципы, положенные в основу метода вероятностно-автоматного моделирования. Метод базируется на теории автоматов, заключающейся в использовании результатов машинного эксперимента при создании сложных самоорганизующихся информационных систем, а также в системах автоматизации производственных процессов. Вероятностно-автоматная модель информационной системы представляет собой не что иное как агрегативную модель при раздроблении системы на самые мелкие одномерные агрегаты. Основными понятиями автоматного моделирования являются вероятностный автомат и система вероятностных автоматов. Результаты. В результате исследования получены таблицы условных функциональных переходов и на ее основе проанализированы автоматы с блокировкой обслуживания. Доказана их эффективность для автоматизированной информационной системы сложной структуры. Заключение. Работа системы заключается в выборе совокупности регулируемых параметров или совокупности испытываемых вариантов. Для этого принимают решение, по какому показателю целесообразно судить об эффективности работы информационной системы. После этого решается вопрос о том, за счет какого изменения режима работы системы, ее структуры или значений параметров можно добиться максимальной эффективности. Речь идет о выборе совокупности регулируемых параметров или совокупности испытываемых вариантов. Показатель эффективности работы системы является детерминированной функцией регулируемых параметров. Эта функция называется целевой или критерием эффективности системы. Далее, из заданного множества значений совокупности регулируемых параметров выбрать такую совокупность этих значений, при которой целевая функция принимает минимальное (максимальное) значение.
Бесплатно
Моделирование алгоритмов пеленгования источников радиоизлучения фазокорреляционными пеленгаторами
Краткое сообщение
Рассмотрено влияние расположения элементов пространственной антенной решетки на величину области потенциального нахождения пеленга при использовании фазокорреляционного алгоритма пеленгования. Произведено компьютерное моделирование для трех вариантов построения плоских пеленгационных антенных решеток. Результаты моделирования приведены в виде пеленгационных характеристик. Наглядно показаны возможности оптимизации пеленгационных антенных решеток путем компьютерного моделирования. При разнесении элементов исходной антенной решетки удалось уменьшить область потенциального нахождения пеленга более чем в два раза. Работа выполнена в научно-исследовательском институте цифровых систем обработки и защиты информации ЮУрГУ, научный руководитель д-р техн. наук, профессор Карманов Ю.Т.
Бесплатно
Моделирование артефактов и методы их фильтрации в рентгеновской компьютерной томографии
Статья научная
Проведен анализ артефактов проекционных данных и изображений в рентгеновской компьютерной томографии. Определен механизм моделирования артефактов, для чего разработан универсальный программный реконструктор томографического изображения методом обратного проецирования с фильтрацией сверткой на произвольное количество ракурсов облучения (проекций) и единичных детекторов (отсчетов, измерений в проекции) с различными сворачивающими функциями для любой конфигурации сечения объекта. Реконструктор позволяет решать как прямую задачу томографии определение проекций, так и обратную восстановление изображения по проекциям. Моделирование артефактов позволяет разрабатывать фильтры для подавления артефактов и оценивать эффективность применяемых фильтров. Разработан эффективный метод уменьшения артефактов на томографическом изображении, основанный на фильтрации проекционных данных. Разработанный метод позволяет учесть особенности получения проекционных данных с детекторов, проводить оптимальную фильтрацию искаженных проекций по матрице проекционных данных и, в итоге, подавлять многие типы артефактов на томографическом изображении.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается влияние дефектов мембраны тензопреобразователя давления на его частотные характеристики. Исследование проводилось методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS. В качестве дефектов мембраны рассмотрены типичные причины неисправностей и отказов датчиков давления: изменение геометрии мембраны (утончение в результате коррозии, пластические и остаточные деформации); налипание инородных тел; изменение модуля упругости мембраны. Показано, что в зависимости от типа изменений в конструкции происходит изменение форм и частот собственных колебаний. Изменение частот, как правило, находится в пределах от 0,1 до 4 %. Результаты исследования могут быть использованы при разработке методов диагностики технического состояния тензопреобразователя давления.
Бесплатно
Моделирование динамики валового регионального продукта
Статья научная
Валовой региональный продукт является ключевым макроэкономическим показателем, который характеризует развитие региональной социально-экономической системы. Моделирование динамики данного показателя как конечного продукта экономической системы предполагает также разработку моделей изменения значений агрегированных факторов затрат, связанных с его производством. Одним из направлений использования разработанных моделей является формирование краткосрочных прогнозов непосредственно значений валового регионального продукта и обуславливающих их значений факторов затрат труда и капитала региональной экономики. Цель исследования: моделирование динамики значения валового продукта региональной экономики Ямало-Ненецкого автономного округа на основе односекторной модели Р. Солоу для формирования краткосрочных прогнозов значения данного показателя. Материалы и методы. Используется односекторная модель экономического роста Р. Солоу, в которой функционирование региональной экономики описывается двухфакторными неоклассическими функциями с постоянной эластичностью замещения факторов затрат производства. Идентификация производственных функций осуществляется на ретроспективных последовательностях индексов валового регионального продукта и факторов затрат региональной экономики. Краткосрочное прогнозирование величины валового продукта региональной экономики осуществляется с использованием производственной функции, обеспечивающей лучшее приближение ретроспективных данных временного интервала, предшествующего году прогнозирования. Результаты. Построены неоклассические двухфакторные производственные функции с постоянной эластичностью замещения факторов затрат региональной экономики Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) для периода с 2001 по 2018 г. Рассчитаны значения валового регионального продукта и среднегодовой численности занятых в экономике ЯНАО для 2017-2019 гг., которые сопоставлялись с соответствующими данными, публикуемыми Росстатом РФ, и прогнозными значениями, публикуемыми региональной администрацией. Заключение. Установлено, что используемые производственные функции дают приемлемые оценки аппроксимации фактических значений валового регионального продукта рассматриваемой региональной экономики на рассмотренном временном интервале. Модификация моделей изменения значений факторов затрат дала возможность повысить точность краткосрочных прогнозов как непосредственно значений валового регионального продукта, так и значений факторов затрат труда и капитала.
Бесплатно
Статья научная
При прецедентном управлении автоматизированными насосными комплексами необходим учет характеристик динамических процессов с целью уменьшения или полного устранения различных нестационарных гидравлических процессов, в том числе кавитации. В статье рассмотрены условия возникновения в насосных комплексах локальных колебаний гидродинамического характера, способствующих возникновению или активизации указанных нежелательных процессов, с построением динамических моделей на основе метода электроаналогии и применением критериев устойчивости теории автоматического управления. Осуществлено построение математической модели локальных динамических процессов, анализ условий устойчивости и степени колебательности, их численное моделирование. Определение данных условий предоставляет дополнительную информацию для обоснованного выбора прецедентов при автоматизированном управлении насосным комплексом. Цель исследования: определение условий устойчивости локальных динамических процессов при прецедентном управлении автоматизированным насосным комплексом с учетом канала байпаса на основе моделирования с использованием метода электроаналогии. Материалы и методы. Для проведения исследования были использованы методы математического моделирования, в частности метод электроаналогии, методы теории автоматического управления с использованием аппарата передаточных функций, методы численного моделирования с применением программного комплекса SimInTech. Результаты. Осуществлено построение динамической модели насосного комплекса с учетом канала байпаса на основе метода электроаналогии. Это позволило провести анализ устойчивости и степени колебательности процесса перекачивания жидкости с использованием методов теории автоматического управления. Полученные в аналитическом виде условия, находящиеся в зависимости от статических и динамических параметров насосного комплекса, определили границы областей на напорно-расходной характеристике с определенной степенью устойчивости и колебательности динамических процессов. Заключение. Результаты исследования позволяют определить условия, при которых в насосных комплексах на основе центробежных насосов, оснащенных каналом байпаса, возникают локальные колебательные процессы, способствующие возникновению или активизации нежелательных гидродинамических процессов. Данные условия позволяют осуществлять формирование и использование базы прецедентов при управлении режимами работы насосных комплексов с учетом фактора колебательности.
Бесплатно
Моделирование динамограмм с различными дефектами оборудования нефтяной скважины
Статья научная
Рассматривается задача моделирования динамограммы в системе оборудование скважины - станок-качалка. Приведены основные формулы моделирования для различных дефектов скважины и оборудования и результаты моделирования.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время существует множество угроз сетевой безопасности. Это особенно актуально для операторов связи и провайдеров телекоммуникационных услуг, являющихся ключевым звеном инфраструктуры передачи данных для любой компании. Для обеспечения защиты собственной инфраструктуры и облачных сервисов, предоставляемых конечным пользователям, операторам связи приходится применять нетривиальные решения. При этом не последнее место занимает точность определения атак системами безопасности. В рамках настоящего исследования разработан подход и проведено моделирование обнаружения атак на основе анализа цепочек состояний сетевых узлов. Предложенный подход позволяет осуществлять сопоставление событий, происходящих в сети, с событиями, фиксируемыми системами обнаружения вторжений. В нашем исследовании мы решаем проблему формализации типичного профиля атаки в сети провайдеров телекоммуникационных услуг путем построения последовательности переходов состояний узлов сети и времени изменения состояния отдельных исследуемых устройств. Исследование затрагивает наиболее популярные типы атак. Для формализации правил классификации состояний в исследовании используется алгоритм дерева решений для построения цепочки событий безопасности. В экспериментальной части исследования проведена оценка точности классификации известных типов атак, зафиксированных в журналах событий безопасности с использованием ROC-анализа. Полученные результаты позволили оценить эффективность разработанной модели для распознавания сетевых атак в инфраструктуре провайдеров телекоммуникационных услуг. Экспериментальные результаты показывают достаточно высокую точность определения популярного типа атаки. Это позволит в будущем также сократить время реагирования на инциденты безопасности в большой сети за счет более раннего обнаружения нелегитимного поведения.
Бесплатно
