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: 1110
Статья научная
Рассматривается задача согласования интересов агентов при управлении в организационных системах, в частности, при оценке степени достижения стратегических целей организации. Актуальность задачи обусловлена необходимостью повышения скорости принятия решений, скорости реакции на изменения внешней среды, чего можно достичь, применяя соответствующие механизмы управления. Цель исследования: совершенствование методов принятия коллективных решений в условиях, когда агенты обладают разными рангами значимости. Материалы и методы. В качестве методов используются механизмы комплексного оценивания и обобщенные медианные механизмы согласования мнений агентов. Выбор математического аппарата обусловлен тем, что в организационных системах принятие решений происходит коллективно, в процессе взаимодействия группы агентов всегда возникает противоречие, так как каждый агент стремится максимизировать свою целевую функцию, что приводит к конфликту интересов и желанию исказить информацию. Выбранные методы позволяют данные проблемы решить. Первые механизмы применяются для агрегирования показателей, отражающих степень достижения частных целей организации на стратегическом уровне. Вторые механизмы применяются для выявления истинных мнений агентов о виде матриц свертки целевых показателей. Результаты. Предложен матричный неанонимный обобщенный медианный механизм, позволяющий согласовывать интересы агентов с разными рангами. Неанонимная процедура сводится к анонимной, которая обеспечивает устойчивость принимаемых решений обо всех элементах матриц свертки к стратегическому поведению агентов. Показано, что результаты комплексного оценивания являются манипулируемыми при использовании анонимных и неанонимных процедур согласования. Для преодоления обнаруженной проблемы предложена новая процедура, основанная на синтезе известных механизмов управления. Заключение. Рассмотренная постановка задачи соответствует реальным процедурам принятия решений коллегиальными органами управления, когда мнение одного агента оказывается более значимым по сравнению с мнением другого агента. Разработанный механизм позволяет согласовывать мнения экспертов относительно степени достижения стратегических целей организации, также он может быть адаптирован для решения других прикладных задач, например, принятие решения о выборе проекта, оценка рисков, оценка поставщиков и др.
Бесплатно
Применение микроконтроллеров для реализации нейронных сетей
Статья научная
Приведена классификация нейросетевых архитектур по типу элементной базы. Описан ряд процессоров, позволяющих реализовать нейронные сети.
Бесплатно
Применение модели месторождения на основе карт высот в задачах автоматизации горного производства
Статья обзорная
В статье рассматриваются современные проблемы компьютерного моделирования в задачах автоматизации горного производства. Для их решения предложена модель месторождения на основе карт высот. Модель предназначена для оперативной обработки данных при прогнозировании литологической ситуации, оптимальном планировании и диспетчеризации.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье описана процедура синтеза алгоритма модельного прогнозирующего управления для регулирования активной мощности энергоблока тепловой электростанции, позволяющего повысить качество регулирования по сравнению с классическим линейным управлением.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены и проанализированы существующие и перспективные способы цифровой обработки радиосигналов, которые потенциально могут быть использованы для создания широкополосных цифровых устройств обработки радиосигналов. Показано, что наиболее удобным, доступным и недорогим инструментом при создании цифровых устройств обработки радиосигналов в широком диапазоне частот (до 20 000 МГц), является монобитная цифровая технология обработки радиосигналов. Установлено, что монобитную цифровую технологию обработки радиосигналов целесообразно применять в широкодиапазонных радиоэлектронных системах (РЭС) для быстрого обнаружения радиосигналов, быстрого (но достаточно грубого) определения их несущих частот, разностей фаз радиоимпульсов РЭС. Рассмотрена структура и алгоритмы обработки радиосигналов типового монобитного цифрового устройства обработки радиосигналов.
Бесплатно
Применение нейросетевых алгоритмов обработки информации в автономных системах видеомониторинга
Статья научная
Статья посвящена проблеме обработки видеоинформации с использованием нейросетей в автономных системах в условиях ограниченных вычислительных ресурсов. Цель исследования. Целью статьи является исследование алгоритмов обработки видеоинформации в автономных системах с ограниченными вычислительными ресурсами на основе двухэтапной обработки данных. На первом этапе проводится определение контуров наблюдаемых объектов с помощью традиционных методов выделения ключевых признаков. Второй этап включает обработку с использованием нейросетевых алгоритмов, нацеленных на классификацию и распознавание объектов. Благодаря первичной обработке видеопотока существенно снижается объем информации, обрабатываемой нейронной сетью. Материалы и методы. В статье предложен вариант алгоритма первичной обработки видеоинформации, основанный на методах определения контуров объектов. Методы выделения границ, основанные на пространственной фильтрации, могут применяться как к стационарным, так и к подвижным объектам. Вторичная обработка основана на применении сверточной нейронной сети, коэффициенты которой подвергались квантованию для снижения вычислительной нагрузки. Для обучения нейронной сети были сгенерированы два набора данных (датасеты) для обучения, валидации и тестирования. Первый датасет состоял из исходных изображений с каким-либо объектом, второй содержал идеальный контур объектов (маски). Проведено сравнение двух нейронных сетей, обученных на исходных изображениях и на контурных масках изображений. Рассмотрены особенности реализации нейронных сетей на ПЛИС и предложена структурная схема проведения вычислений. Показана возможность итерационных вычислений с повторным использованием вычислительных ресурсов на каждой итерации (слое нейронной сети). Результаты. Приведены результаты предварительных исследований по обучению нейронной сети и квантованию ее коэффициентов, рассмотрены особенности аппаратной реализации нейронных сетей на базе программируемых логических интегральных схем. Заключение. Двухэтапный подход к обработке видеоинформации демонстрирует высокую эффективность в автономных системах, где существуют ограничения по энергопотреблению и вычислительным ресурсам. Статья может быть полезна разработчикам автономных систем видеомониторинга, обнаружения и сопровождения объектов наземного и воздушного базирования.
Бесплатно
Применение объектного отображения XML в обработке данных с повышенными требованиями к целостности
Краткое сообщение
Рассмотрена роль схемы XML-документа и ее отображения на структуры данных программы в приложениях с повышенными требованиями к достоверности данных. Актуальность темы обусловлена широким применением XML как формата представления данных в задачах обмена электронными документами и распространенность XML Schema в задачах обеспечения форматно-логического контроля. Представлен оригинальный пакет для языка программирования Python, предназначенный для отображения схем документов XML на иерархию классов в приложении. Применение пакета в разработке программного обеспечения позволит существенно сократить повторяющийся код, связанный с сериализацией и десериализацией данных в XML-контейнерах, и, тем самым, повысить надежность и поддерживаемость кода в приложениях электронного документооборота. Результаты работы нашли практическое применение в разработках специализированного ПО для юридически значимого документооборота.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены принципы построения современных широкодиапазонных устройств обработки и формирования радиосигналов. Установлено, что ключевыми компонентами широкодиапазонных радиоэлектронных систем являются быстродействующие программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи радиосигналов. Приведены характеристики интегральных микросхем ПЛИС, АЦП и ЦАП отечественного производства. Показано, что отечественные быстродействующие ПЛИС, АЦП и ЦАП по своим технических характеристикам во многом уступают своим зарубежным аналогам. Это затрудняет их прямое использование в цифровых широкодиапазонных устройствах обработки и формирования радиосигналов. Например, максимальная тактовая частота быстродействующих отечественных АЦП не превышает 125 МГц. В то же время в зарубежных быстродействующих АЦП максимальная тактовая частота достигает 1000…5000 МГц. В отечественных ПЛИС отсутствуют специализированные блоки цифровой обработки информации (например, последовательные каналы передачи цифровых данных, обеспечивающие пропускную способность в несколько гигабит в секунду). Зарубежные ПЛИС располагают десятками таких специализированных блоков. Проанализированы проблемы определения частоты радиосигналов в широком частотном диапазоне и согласования скоростей цифровых потоков между интегральными микросхемами ПЛИС и ЦАП отечественного производства. Показано, что применение специальных технических решений и алгоритмов обработки радиосигналов позволяет строить широкодиапазонные цифровые устройства обработки и формирования радиосигналов на отечественной элементной базе. Например, применение монобитной цифровой технологии обработки радиосигналов позволяет проводить оценку частоты радиосигнала в широком диапазоне частот при минимальных требованиях к применяемым цифровым интегральным микросхемам.
Бесплатно
Статья научная
На сегодняшний день рынок транспортного обслуживания и рынок перевозок играют ведущую роль в числе системообразующих базовых составляющих рынка транспортных услуг. Трансформация ряда производственных процессов, вызванная цифровизацией экономики, не оставила в стороне и управление логистикой. В статье рассматриваются вопросы автоматизации формирования альтернативных маршрутов посредством использования разработанного алгоритма (математическое обеспечение которого базируется на применении правил нечеткой логики), реализующего оптимизацию выбора исходя из запросов заказчика при организации грузоперевозок. Данный подход позволит фирмам не только управлять рабочими процессами в условиях риска и неопределенности, вызванных все нарастающей конкуренцией и внешними труднопредсказуемыми факторами, в том числе экономического и геополитического характера, но и проводить кастомизацию заказов, снижая при этом риски, используя методы их распределения. В статье обосновано применение данного алгоритма и представлено описание его реализации в рамках одного из модулей предлагаемой интеллектуальной системы поддержки принятия решений при управлении грузопотоками. Цель исследования заключается в описании и апробации адаптированного к поиску маршрутов грузоперевозок математического аппарата теории нечетких множеств, позволяющего автоматизировать ряд слабо формализуемых процессов для лица принимающего решения в логистической сфере. Материалы и методы. На основе анализа научных идей и методологических подходов в логистике отечественных и зарубежных авторов, а также математических методов и моделей осуществлен выбор инструментария для повышения эффективности организации грузоперевозок посредством автоматизации управленческих процессов. Результаты. Адаптирован аппарат нечеткой логики для решения логистических задач: представлен выбор критериев, сформулированы альтернативные маршруты, описаны вычислительные эксперименты, реализованные посредством среды Yandex DataLens. Проведена корректировка модели с учетом весовых коэффициентов критериев на основе пожеланий заказчика. Представлены анализ и синтез полученных результатов, а также описаны преимущества предлагаемого подхода относительно традиционных. Функционал и интерфейс автоматизированного модуля системы протестирован с привлечением группы экспертов, заинтересованных в использовании разработки, что показало его работоспособность и эффективность применения. Заключение. Предлагаемый метод выбора альтернативных маршрутов может быть использован в качестве математического инструментария в основе автоматизации управления грузоперевозками в системах поддержки принятия решений, особенно при планировании деятельности малыми фирмами средствами своего автопарка.
Бесплатно
Применение радиопоглощающих покрытий для снижения эффективной поверхности рассеяния
Краткое сообщение
Рассматриваются результаты исследования влияния параметров материала радиопоглощающего покрытия, выполненного из керамических цилиндров покрытых диэлектрическим материалом в качестве скрепляющего элемента. Покрытие применяется для снижения значения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Приведены результаты исследования зависимости коэффициента рассеяния от диэлектрической проницаемости цилиндров.
Бесплатно
Краткое сообщение
В настоящее время наиболее широкое распространение на рынке SIEM-систем получили системы, использующие сигнатурные методы корреляции событий информационной безопасности, что обусловлено простотой их реализации и гибкостью при настройке и дальнейшей эксплуатации. Однако системы, построенные по этому принципу, не способны адаптироваться к условиям быстро изменяющегося ИТ-ландшафта в силу предопределенности инцидентов информационной безопасности, на которые они могут реагировать. К числу недостатков таких систем относятся большое количество ложных срабатываний и относительная сложность настройки и внедрения. В статье рассматривается способ применения аппарата нечеткой логики для построения самообучающейся системы корреляции событий информационной безопасности в качестве альтернативы широко распространенным сигнатурным методам. В рамках настоящей статьи обоснована схема реализации самообучающейся системы корреляции событий, описаны преимущества данной системы перед сигнатурными методами корреляции.
Бесплатно
Применение сетей стандарта WirelessHART в системах автоматизированного энергоменеджемента
Статья научная
Рассматривается техническая возможность применения коммуникационного стандарта WirelessHART для организации беспроводной связи в распределенных сетях автоматизированных систем энергетического менеджмента зданий. На основе анализа результатов экспериментов сделаны основные выводы и сформулирован ряд ограничений в применении стандарта WirelessHART в указанных системах.
Бесплатно
Применение технологий XML в Delphi
Статья научная
Рассмотрена XML-технология для описания смыслового содержания документов, указаны ее основные преимущества и особенности. Описаны несколько технологий обработки документов XML в среде разработки Delphi.
Бесплатно
Статья научная
В Российской Федерации агропромышленный комплекс является одной из лидирующих отраслей экономики с объемом внутреннего валового продукта 4,5 %. России принадлежат 10 % всех пахотных земель мира. Согласно данным о посевных площадях по культурам в 2020 году, большую часть сельскохозяйственных площадей России занимает пшеница. Российская Федерация занимает третье место в рейтинге стран-лидеров по производству данного вида зерновых культур, а также лидирующие позиции по ее экспорту. Бурая (листовая) и линейная (стеблевая) ржавчина - наиболее вредоносная болезнь зерновых культур. Она является причиной изреженности посевов пшеницы и приводит к резкому снижению урожайности. Поэтому одной из главных задач аграриев является сохранение урожая от заболеваний. Помочь справиться с этой задачей способно применение таких областей искусственного интеллекта, как компьютерное зрение, машинное обучение и глубокое обучение. Данные технологии искусственного интеллекта позволяют успешно решать прикладные задачи агропромышленного комплекса при помощи автоматизированного анализа фотоматериалов. Цель исследования. Рассмотреть применение методов компьютерного зрения для задачи классификации поражений культурных растений на примере пшеницы. Материалы и методы. Набор данных CGIAR Computer Vision for Crop Disease для задачи распознавания поражений культурных растений взят из открытого источника Kaggle. Предлагается использовать подход к распознаванию поражений культурных растений с использованием известных нейросетевых моделей ResNet50, DenseNet169, VGG16 и EfficientNet-B0. На вход нейросетевым моделям поступают изображения пшеницы. Выходом нейронных сетей является класс поражения растения. Для преодоления эффекта переобучения нейронных сетей исследуются различные техники регуляризации. Результаты. Приводятся результаты качества классификации, оцениваемые с использованием метрики F1-score, являющейся среднегармоническим между мерами Precision и Recall. Заключение. В результате проведенного исследования установлено, что наилучшую точность распознавания показала модель DenseNet c применением комбинации технологии трансферного обучения и технологий регуляризации DropOut и L2 для преодоления эффекта переобучения. Применение данного подхода позволило достичь точности распознавания 91 %.
Бесплатно
Применение фильтра Калмана в задаче технической диагностики двигателей внутреннего сгорания
Краткое сообщение
Рассматривается задача фильтрации виброакустических сигналов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с применением адаптивного фильтра Калмана с целью дальнейшего применения отфильтрованного массива для решения задачи технической диагностики ДВС. Также приведены результаты моделирования адаптивного фильтра в программной среде MATLAB/Simulink реального виброакустического сигнала ДВС автомобиля марки Opel Vectra. Реализовано устройство на базе микроконтроллера Arduino Mega, которое было применено для обработки натурных наблюдений объекта исследования - ДВС. Вопросу разработки методов оперативного определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в первую очередь автомобильных, в настоящее время уделяется особое внимание в связи с обеспечением не только надежности функционирования последнего, но и с все возрастающими требованиями к экономическим и экологическим показателям ДВС. Эти методы должны позволять проводить диагностику технического состояния ДВС автомобиля и своевременно осуществлять регулировки систем и узлов ДВС, тем самым повысить эксплуатационные показатели и срок службы данного объекта. Среди разнообразных методов диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания особое значение имеет метод, основанный на анализе виброакустических сигналов, позволяющий производить безразборный контроль узлов и сопряжений ДВС. При этом следует отметить, что анализируемые виброакустические сигналы ДВС взаимокоррелированы с точки зрения работы узлов ДВС. Поэтому для адекватного установления и локализации места дефекта ДВС необходимо предварительно выделить полезный сигнал в условиях взаимовлияния нестационарных виброакустических сигналов, создаваемых различными узлами двигателя.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящий момент при реализации проектов по разработке и производству высокотехнологичной продукции разработчики работают в кооперации. В рамках таких проектов создаются цифровые платформы, позволяющие снизить транзакционные издержки за счет модернизации и алгоритмизации бизнес-процессов. Применение двойника такой предметно-ориентированной платформы в корпоративной информационной системе университета позволит модернизировать его учебные программы, а также повысить эффективность подготовки студентов. Цель исследования. Рассмотреть системную модель трансформации процесса обучения с использованием цифрового двойника информационной платформы, позволяющей решать актуальные задачи в заданной предметной области. Разработать методику применения функционально-стоимостного анализа при учете заданных ограничений на располагаемые проектные ресурсы, включая временные. Методы исследования, использованные в работе: - принципы методологии системной инженерии (процессного подхода, жизненного цикла и др.); - комплексный подход и структурный анализ процесса проектирования по методологии SADT (Structured Analyze and Design Technology); - функциональное моделирование (в нотации IDEFO). Результаты. Предложен метод определения ресурсных ограничений, включая временные, на основе функционально-стоимостного анализа (ФСА) по моделям процессов в исследуемой предметной области с использованием информационной платформы. Предложен модульный подход, основанный на логике прямого и обратного отношений композиции - декомпозиции, путем выделения элементарных объектов исследуемой предметной области по правилам дифференциально-интегрального исчисления (определённых и неопределённых интегралов) и далее теории динамических систем. Подход демонстрируется на решении задачи формирования учебных программ по дисциплинам базовой кафедры «Информационные технологии в машиностроении», связанных с производственной деятельностью. Показано, что применение предложенного подхода позволяет формализовать противоречия в компетенциях студентов с требованиями работодателей и определить компромиссные решения для их устранения. Заключение. Разработанный подход системного функционального моделирования на основе цифрового двойника платформы предметно-ориентированной области позволяет произвести количественную оценку трудозатрат при ресурсных ограничениях, включая временные.
Бесплатно
Статья научная
Одним из ключевых параметров качества гальванических покрытий является его толщина, которая должна соответствовать техническим требованиям и обеспечивать необходимую степень защиты от коррозии, износостойкость и внешний вид покрытия. Обеспечение равномерности гальванического покрытия является одной из важных и сложных задач высокотехнологичного машиностроительного производства, для решения которой предложен ряд методов, таких как управление токовыми режимами, расположением электродов в ванне, скоростью потока электролита. Однако в большинстве случаев эти методы требуют решения задачи оптимального многопараметрического управления. Оперативная и точная оптимизация при изменении условий электролиза (электродных потенциалов, состава и свойств электролита), а также при необходимости учета многоэкстремального характера зависимости коэффициента равномерности от параметров процесса (плотности тока, межэлектродного расстояния, скорости потока электролита) является достаточно сложной и неоднозначной многофакторной задачей, ограничивающей применение классических методов для поиска глобального экстремума. В статье исследуется возможность и целесообразность использования интеллектуальных эвристических методов, таких как эволюционные и роевые, для решения данной задачи.
Бесплатно
Статья научная
Обоснована новая биофизическая концепция разрешения проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды. Сформулированы принципы построения управления гомеостазом организма с помощью электромагнитных излучений микроволнового диапазона. Приведено описание аппаратно-программных средств их реализации.
Бесплатно
Принципы построения калибратора переменного напряжения повышенной точности с обратной связью
Статья научная
Сделан обзор промышленных калибраторов переменного напряжения, рассмотрен их принцип действия. Предложены два новых варианта построения калибратора переменного напряжения повышенной точности с обратной связью.
Бесплатно
