Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1059
Статья научная
Представлен программный комплекс для исследования области устойчивости численного решения тестового неклассического интегрального уравнения типа Вольтерра, возникающего при моделировании развивающихся систем. Предполагается, что элементы системы разбиты на несколько возрастных групп, каждая из которых действует с определенной эффективностью. Баланс между задаваемым уровнем развития системы и количеством осуществляющих его элементов, описывается неклассическим уравнением Вольтерра I рода c переменными пределами интегрирования. Первая часть программы содержит численное решение тестового уравнения модифицированными методами левых и средних прямоугольников. Во второй части ведется поиск величины априорной оценки границы временного отрезка, на котором погрешность численного решения не превосходит заданный порог.
Бесплатно
Статья научная
Наблюдающийся в последние десятилетия рост среднего возраста основного оборудования электроэнергетической системы России в сочетании с процессами инфляции приводит к необходимости разработки стратегий реконструкции, модернизации и вводов новых мощностей. В связи с этим рассматривается задача оптимального управления возрастной структурой оборудования электростанций. Задача поставлена на основе интегральной модели развития крупной электроэнергетической системы. Модель учитывает возрастную структуру оборудования электростанций за счет выделения нескольких возрастных групп оборудования с различающимися показателями эффективности их функционирования. При этом генерирующее оборудование делится на несколько типов по видам используемых энергоресурсов. Математическая модель представляет собой систему интегральных уравнений типа Вольтерра с переменными нижними и верхними пределами интегрирования, описывающую баланс между задаваемым уровнем потребности в электроэнергии, вводом нового и выводом из эксплуатации старого оборудования, а также доли разных типов электростанций в общем составе оборудования электроэнергетической системы. Критерием оптимальности в задаче служит функционал, отражающий затраты на ввод новых и эксплуатацию генерирующих мощностей. Спецификой задачи является нелинейное вхождение управляющих параметров как в целевой функционал, так и в ограничения. Существование и качественное поведение решений таких задач требуют специального анализа, поскольку общей теории не существует. В работе представлен программный комплекс для решения задачи оптимального управления возрастной структурой основного оборудования электростанций. Алгоритм включает численное решение системы неклассических интегральных уравнений Вольтерра I рода с использованием модифицированных методов квадратур правых и средних прямоугольников. Предложен способ учета ограничений на вводимые мощности. Приводятся численные расчеты для решения задачи применительно к Единой электроэнергетической системе России на перспективу до 2050 года на реальных данных. С помощью разработанного программного комплекса можно решать задачи оптимального управления возрастной структурой оборудования электростанций для различных вариаций экономических показателей.
Бесплатно
Программный комплекс моделирования нелинейных нестационарных систем, заданных структурными схемами
Статья научная
Разработан программный комплекс MAC (Моделирование автоматических систем), позволяющий по структурным схемам систем, описываемых линейными нестационарными дифференциальными и нелинейными нестационарными алгебраическими уравнениями, осуществлять их автоматизированное исследование.
Бесплатно
Статья научная
Описан проект OntoWiki, определяющий создание, поддержку и развитие динамически развивающейся неограниченной семантической сети представлений и свойств онтологического описания предметных областей. Приведено формальное описание онтологической семантической сети OntoWiki. Описано визуальное отображение OntoWiki в виде сети или дерева.
Бесплатно
Проект создания авиационного изделия как особый класс инноваций
Краткое сообщение
Статья посвящена изложению понятийно-категориального аппарата проектов создания сложных технических изделий нового поколения. Показано, что классификация рассматриваемых проектов создает методологические предпосылки для повышения точности и качества прогнозов времени и ресурсов. Утверждается, что в общем множестве инновационных процессов инновационные проекты создания авиационных изделий нового поколения попадают в самостоятельную подгруппу инновационных проектов создания сложных технических объектов нового поколения. Выделение отдельной подгруппы проектов позволяет формировать для них специфические методы моделирования, анализа, прогноза и управления. Материалы и методы. Обоснование проводится в форме логического вывода. Выделены четыре показателя, характеризующие проектные процессы. На основании проведенного анализа особенностей проектов создания авиационных изделий сделан вывод о необходимости уточнения набора критериев для проектов создания сложной техники нового поколения. Для этой группы проектов в дополнение к существующим четырем критериям целей, сроков, ресурсов и организации исполнения проекта предлагается добавлять пятый критерий - критерий неопределенности проекта. Результат. Показано, что в совокупности группа из пяти критериев позволяет выделить из всего множества инновационных процессов, связанных с созданием новой техники, подгруппу процессов создания сложной техники нового поколения. Отмечены отличия принятой в работе интерпретации неопределенности от используемой в проектном анализе интерпретации неопределенности как совокупности рисков, сопровождающих проекты. Заключение. Сформирован интегральный критерий величины социофизического потенциала, объединяющий критерии целей, сроков, ресурсов, организации и неопределенности инновационных проектов. Приведен пример интерпретации интегрального критерия для случая создания авиационного изделия нового поколения.
Бесплатно
Проектирование кодера PZ-сигналов методом регистрового автомата
Краткое сообщение
В последнее время для передачи информации используются различные принципы кодирования. Все они обладают своими достоинствами и недостатками. Быстрая передача информации позволяет значительно сократить время выполнения преобразования, объем памяти, количество используемых логических элементов. В данной работе показан новый принцип кодирования, основанный на распознавании PZ-рядов согласно их частоте, фазе, длине. На основе работы маркеров, выполняющих различные действия над сигналом, построен регистровый автомат. Для иллюстрации работы маркеров построен цифровой автомат. Подробно рассмотрен принцип проектирования кодера, методом регистрового автомата. Применение такого кодера позволит оптимизировать обработку информации только по изменению входного сигнала. В качестве пакета моделирования использовались программы Active HDL, в котором получены временные диаграммы, и Quartus. Приведены блок-схемы всех устройств и схемы моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Решается задача оптимизации теплового режима осветительных приборов на основе светодиодных источников света и повышения их функционального резерва. Полученный функциональный резерв позволяет решить задачу компенсации процессов старения осветительных приборов в автоматическом режиме.
Бесплатно
Простая модель Grid-системы для оценки влияния алгоритма диспетчеризации задач на энергопотребление
Краткое сообщение
В статье представлена модель состоящей из двух кластеров GRID-системы, созданная в пакете имитационного моделирования AnyLogic и позволяющая оценивать влияние алгоритма диспетчеризации брокера GRID на энергопотребление всего GRID. Модель демонстрирует процесс обработки задач и ведёт учёт среднего энергопотребления на задачу, средней длины локальных очередей, среднего времени ожидания в локальных очередях и плотности распределения среднего времени ожидания. Также описывается алгоритм диспетчеризации, позволяющий снизить энергопотребление GRID, и проводится его сравнение с алгоритмом, выравнивающим длины очередей задач. Описываемый алгоритм распределяет задачи, исходя из наличия или отсутствия на целевом кластере видеоускорителя и наличия или отсутствия реализации задачи для видеоускорителя.
Бесплатно
Протокол беспроводного сбора энергоданных для систем мониторинга реального времени
Статья научная
Разработка новых протоколов беспроводного сбора и передачи энергоданных для систем мониторинга состояния электроэнергетических сетей (ЭЭС) в реальном времени выглядит перспективным и актуальным направлением исследований в связи с возрастающим противоречием между потребностями в информатизации отечественной энергетики и состоянием доступных информационно-измерительных систем. В статье рассматривается подход к организации протокола беспроводного сбора данных в системе мониторинга электроэнергетической сети. Рассмотрены основные режимы мониторинга компонентов ЭЭС, в том числе мониторинг состояния генератора, находящегося в автономном режиме, мониторинг запуска генератора, характеризуемые высокой скоростью получения и обработки энергоданных. Приведена типовая реализация подключения модулей сбора данных в систему мониторинга сегмента ЭЭС. На основании схемы подключения модулей сбора данных в систему мониторинга ЭЭС разработан алгоритм беспроводного сбора данных, реализованный временной диаграммой работы локально синхронизированных беспроводных сетей с доступом узлов в сети к радиоканалу, синхронизированному по времени. Синхронный доступ к радиоканалу позволяет сократить потребление энергии, продлевая срок автономной работы модулей сбора данных. Предлагаемый способ разделения множеством модулей сбора данных системы мониторинга одного измерительного канала связи по времени подразумевает, что разные модули, находясь в одном частотном интервале, используют разные временные интервалы для передачи информации. Протокол предоставляет каждому модулю полный доступ к интервалу частоты в течение короткого периода времени. Такой подход к организации распределенной системы мониторинга является эффективным в построении логики взаимодействия фиксированного числа элементов удаленного сбора данных, обеспечивая адекватную оценку состояния сети. Проведена оптимизация протокола сбора данных и его исследование в части определения максимального числа подключаемых модулей. Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации по государственной поддержке молодых российских ученых - кандидатов наук, МК-5279.2014.8 «Синтез эффективных технологий удаленного мониторинга и управления состоянием интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью».
Бесплатно
Протокол маршрутизации для ad-hoc сетей
Статья научная
В статье описывается метод существенного повышения защищенности протоколов маршрутизации ad-hoc сетей от внешних воздействий. Ad-hoc сети - это относительно новое направление, предполагающее построение самоорганизующихся вычислительных сетей на базе беспроводных технологий. Изложенный в статье метод позволяет существенным образом повысить устойчивость алгоритмов маршрутизации от внешних воздействий, при этом, практически не увеличивая вычислительную сложность и объем служебного трафика.
Бесплатно
Процедура оптимизации режимов вельц-процессов
Краткое сообщение
Рассмотрен общий вид экстремальных характеристик режимов вельц-печи. Дан метод идентификации указанных характеристик по статистическим данным эксплуатации. На основе построенных характеристик предложена процедура оптимизации режима вельц-процесса, состоящая в удержании дутья на траектории крутого восхождения, движении по траектории крутого восхождения и реверсе движения в случае снижения эффективности вельц-процесса. Предложенная процедура позволит достичь максимальной производительности вельц-печи при минимизации затрат.
Бесплатно
Статья научная
Приведено обоснование радиовибрационного механизма взаимодействия биологической ткани организмов с электромагнитными полями и излучениями. В его основе лежат обменные процессы межклеточного ионного взаимодействия в электромагнитных полях эндогенного и экзогенного природного происхождения. Его использование позволяет дать биофизическую интерпретацию результатов ранее проведенных экспериментальных исследований по оценке противовоспалительного действия электромагнитных излучений природного происхождения при лечении широкого спектра заболеваний человека. Широкое внедрение нового поколения разработанных аппаратно-программных средств в мировую систему здравоохранения позволит значительно ослабить современные проблемы антибиотикотерапии.
Бесплатно
Радиопрозрачность ионизованной оболочки, образующейся вокруг гиперзвукового объекта в мезосфере
Краткое сообщение
Рассматриваются основные свойства ионизированной газовой оболочки, образующейся вокруг объектов, движущихся в мезосфере с гиперзвуковой скоростью с целью определения частотного диапазона для радиосвязи. Ионизация осуществляется за счёт энергии ударной волны. Толщина переходного слоя определяется межмолекулярными расстояниями. Предельное сжатие связано с адиабатой Гюгоньо и зависит от количества степеней свободы - для двухатомного газа равно 6. Оставшаяся при торможении энергия идёт на нагрев газа в ударной волне и, согласно Саха, на ионизацию. Температурное поле оболочки с учётом коэффициента теплопереноса на порядок выше температуры поверхности объекта. Вблизи носовой части, перегрев которой, например, для Бурана достигает 1400 °С, температура газа превышает 10 000 °С - это на высоте 63 км при скорости 17 махов. В оболочке находится ионизованный газ - трёхкомпонентная среда атомов (молекул), ионов и электронов с малой степенью ионизации. Основными характеристиками являются частота столкновений электронов с атомами и плазменная частота. Если плазменная частота превышает частоту столкновений, то среда является газовой плазмой. Если частота столкновений превышает значение плазменной частоты, то газ не достигает плазменного состояния. Плазменная частота является критической: выше критической частоты в газовая плазме преобладают диэлектрические свойства, а до критической частоты - преобладают проводящие свойства. Плазменная оболочка радиопрозрачна, если значение скин-слоя превышает нормальную к корпусу толщину оболочки. Расчёты и модельные испытания показывают, что прозрачность радиоканала обеспечивается в сантиметровом диапазоне, где f > 9 ГГц.
Бесплатно
Статья научная
На основе анализа проблем крупных промышленных корпораций, а также используемых на практике методов и моделей их стратегического развития сформулирован комплекс научных положений по формированию стратегических императивов и вариантов развития производственных компаний на новых территориях. Представлены концептуальные основы подобного развития на основе геосетевого подхода. Приведены постановка задачи и математическая модель оценки выбора новых мест дислокации предприятий на территории не только нашей страны, но и других государств.
Бесплатно
Развитие методов и моделей управления деятельностью высших учебных заведений
Краткое сообщение
Вопросы развития методов, моделей и механизмов управления деятельностью высших учебных заведений в условиях противостояния стран Запада и России приобрели особую значимость. Эти внешние воздействия на органы государственной власти, предприятия, учреждения и организации субъектов РФ недопустимо не учитывать в развитии вузовской науки и ее участия в оценке эффективности деятельности всех хозяйствующих субъектов на территории региона. Развитие отечественных учреждений высшего образования нуждается в новых подходах, концепциях, методах и моделях либо существенной трансформации тех, которые сегодня используются на практике. Цель работы состоит в создании комплекса механизмов, методов и моделей повышения эффективности управления деятельностью высших учебных заведений и их более грамотного взаимодействия с органами государственной власти и управления, а также промышленными предприятиями и организациями, дислоцированными на территории региона.
Бесплатно
Статья научная
Анализ современных технологий, методов и моделей, используемых в различного рода организационных и корпоративных структурах, убедительно доказывает, что совершенствование подготовки и принятия решений по управлению этими структурами осуществляется в настоящее время в основном на базе зачастую устаревших и не вполне соответствующих современным возможностям вычислительной техники, а также информационного, программного и математического обеспечения разработок. В статье показано, что в современных условиях глобальной нестабильности в мире возникает необходимость использования адекватных методов анализа данных и подготовки принятия управленческих решений по развитию организационных и корпоративных структур. Представлены предложения и рекомендации по совершенствованию процессов аналитической обработки данных, извлечения полезной информации из больших объемов данных, находящихся в соответствующих организационных и корпоративных системах, а также предложены адекватные математические модели и алгоритмы, которые с успехом могут быть использованы для повышения качества управленческих решений руководством компаний. Целью исследования является формирование методов и моделей анализа стратегических альтернатив по развитию организационных и корпоративных систем с использованием концепции больших данных, технологий извлечения необходимой информации из имеющихся банков данных и др. Материалы и методы. Методы исследования базируются на современных информационно-аналитических технологиях, методах data science и разработанных авторами моделях анализа стратегических альтернатив по развитию организационных и корпоративных систем. Результаты. Представленные в статье научные положения и разработки можно использовать для повышения эффективности управления в различных информационно-аналитических системах для разнообразных управленческих структур. Заключение. Результаты исследования, изложенные в данной статье, дают возможность производить качественный анализ данных, моделировать варианты работы организационных и корпоративных структур в оперативном режиме, что позволяет повысить эффективность управления их развитием на основе сравнения альтернативных вариантов управленческих решений.
Бесплатно
Развитие подходов к управлению и организации движения транспорта в крупных городах
Статья научная
Рассматривается история создания светофора, автоматическое регулирование его работы. Затронута история развития математических моделей транспортных потоков и их классификация. Показаны достоинства и недостатки бессветофорной организации дорожного движения, а также описаны основные способы информирования участников дорожного движения.
Бесплатно
Развитие умных технологий в управлении регионами России в современных условиях
Статья научная
В связи с крайним обострением военной, политической и экономической ситуации в мире, введением Соединенными Штатами Америки и другими странами Запада различного рода санкций против нашей страны управление развитием регионов, агломераций и городов, а также промышленных предприятий и корпораций, расположенных на их территориях приобретает особо важное значение. Цель работы. Решению задачи повышения эффективности управления субъектами Российской Федерации, а также промышленными предприятиями, дислоцированными на их территориях, посвящена тема данной статьи, и является целью научных разработок, представленных в данной статье. Материалы и методы. На основе анализа работ в области создания умного управления в регионах России, а также нормативной подосновы, на которой базируются эти разработки, показаны недостатки сложившейся практики внедрения умного управления в субъектах РФ и предложен комплекс научно-практических положений по вопросам развития умного управления в регионах страны. При этом стратегии развития умного управления в регионах формируются с учетом и во взаимосвязи концепций и проектов умного управления в конкретных регионах. Результаты. Представлен целостный комплекс научных положений и разработок авторов данной статьи, позволяющий существенно повысить эффективность стратегического развития умных технологий в управлении отечественными регионами. В значительно изменившихся условиях ведения бизнеса, связанного с преодолением последствий санкций Соединенных Штатов Америки и других стран Запада, а также обострением отношений между политическими конкурентами в мире, особое значение приобретают технологии и алгоритмы формирования стратегий развития умных предприятий в отечественных регионах. Приведены основные адекватные методы повышения эффективности стратегического и оперативного управления промышленными предприятиями в этих новых условиях. Заключение. Показано, что создание стратегии умного управления в регионах Российской Федерации следует осуществлять в соответствии с комплексом научных положений, методов и алгоритмов, представленных в данной статье. Кроме того, приведены материалы и разработки, на основе которых промышленные предприятия могут формировать основные приоритеты по собственному стратегическом развитию в новых условиях хозяйственной деятельности.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены современные тенденции и параметры внешней среды относительно информационной электронной образовательной среды вуза. Рассмотрены современные средства контроля со стороны государства. В частности, информационная система для удаленного конт-роля соблюдения требований законодательства в части обеспечения информационной открытости деятельности образовательных организаций. Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки контролирует вуз в режиме реального времени на предмет соответствия контентного содержимого сайта как отображения различных параметров функционирования вуза, в том числе, образовательного процесса на предмет соответствия правовому полю Российской Федерации. Таким образом, становится актуальным создание математической модели управления визуализацией параметров на сайте вуза, а, как следствие - интегрирование образовательного процесса в электронную информационно-образовательную среду. Далее представлена данная математическая модель, а также электронная среда в виде вертикально-интегрированных web-сайтов преподавателя, кафедры, института и университета. Рассмотрены технические аспекты реализации системы.
Бесплатно
Разработка автоматизированной системы управления для учебного лабораторного стенда
Статья научная
Учебный лабораторный стенд создан для имитации работы прямоточного котла с целью изучения гидравлических и теплофизических процессов, происходящих в таких устройствах. Изучив гидродинамику теплоносителя в цилиндрическом сложнонавитом змеевике, можно повлиять на паропроизводительность котла, улучшить его энергоэффективность. В учебных целях обучающийся может изучить режимы течения жидкости и воздуха, научиться управлять электрооборудованием, освоить работу запорно-регулирующий арматуры и проборов для измерения расхода, температуры и давления. Цель работы заключается в проектировании, создании и запуске учебного лабораторного стенда, который позволяет воспроизвести гидравлический и аэродинамический режимы работы прямоточного парового котла змеевикового типа без нагрева теплоносителя. Материалы и методы. Для проектирования была принята за основу модель реального парового котла змеевикового типа и адаптирована под условия эксплуатации для проведения лабораторных работ. Результаты. В качестве результата представлены тепломеханические схемы гидравлической и аэродинамической систем, алгоритм работы гидравлической системы, схема автоматизации, а также перечень подобранного оборудования и фото собранного лабораторного стенда. Заключение. Современные приборы автоматизации могут позволить снять показания теплоносителя и воздуха с высокой точностью, а также передать экспериментальные значения на персональный компьютер для сохранения и последующего анализа данных. Учебный лабораторный стенд позволит провести углубленное изучение гидравлических и аэродинамических процессов в прямоточном паровом котле змеевикового типа, процессы изменения и возникновения ламинарного и турбулентного режимов, а также их влияние на повышение энергоэффективности рассматриваемых котлов, а в перспективе и на отдельное теплообменное оборудование.
Бесплатно
