Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1059
Скелетизация бинарных изображений и выделение особых точек для распознавания отпечатков пальцев
Статья научная
Предлагается новый модифицированный алгоритм Розенфельда скелетизации бинарных изображений отпечатков пальцев. На основе скелета выделяют особые точки. Скелетизация и выделение особых точек являются основными процедурами при решении задачи верификации и идентификации отпечатков пальцев. Описанный алгоритм предполагает анализ окрестности информативных точек изображения и выполнение действий по результатам анализа. Подробный анализ окрестностей позволяет избавиться от шумов, которые содержаться в исходном изображении и могут быть интерпретированы как особые точки отпечатка. Рассматриваются преимущества нового метода скелетизации по сравнению с известными, описанными в работе. Метод реализован на языке C++, разработаны процедуры для визуализации финального состояния скелета, позволяющие контролировать качество его изготовления.
Бесплатно
Слабоманипулируемая процедура выработки наилучшего и согласованного решения в группе
Краткое сообщение
Излагается процедура взаимодействия Лица, принимающего решение (ЛПР), и совета экспертов при нём, которые по запросу ЛПР вырабатывают и предлагают ему единое согласованное решение. Целью процедуры является снижение возможности манипулирования процессом принятия решения за счёт применения специальных механизмов теории активных систем и процедуры голосования, а также поддержка ЛПР при принятии решения путём предложения ему одного наилучшего решения из всего множества альтернативных решений, выработанных участниками экспертного совета.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена решению парадокса Монти Холла средствами теории принятия решений и имитационного моделирования. Задача представляет собой трехшаговую последовательность действий участника и ведущего. Цель участника - угадать, за какой из трех дверей находится ценный приз. На первом шаге он выбирает одну из трех дверей, на втором шаге ведущий открывает одну дверь без приза, на третьем шаге участник должен определиться, сохранить ли выбор с первого шага или сменить его. Задача имеет почти полувековую историю, и все это время интерес к ней со стороны математиков и психологов не ослабевает. Причина заключается в противоречащем интуитивным соображениям решении и, как следствие, крайней неэффективности человеческого поведения в рассматриваемой ситуации. Традиционно задача рассматривается как вероятностная, реже - игровая. Мы применили альтернативный подход и рассмотрели ее как задачу принятия решения. Для этого были определены варианты поведения участников ситуации и их вероятностные оценки и построено дерево решений задачи. Его концевые вершины определили множество исходов ситуации. Их вероятностная оценка была сформирована в предположении, что участник на третьем шаге сохраняет свой выбор с первого шага с произвольной постоянной вероятностью. Эта вероятность является аргументом общей вероятности выигрыша, построенной на основании формулы полной вероятности события. Максимизация функции вероятности выигрыша позволила определить оптимальное поведение участника, которое состоит в смене выбора. Поскольку здравый смысл подсказывает, что менять выбор бессмысленно, полученный результат был проверен путем имитационного моделирования ситуации при различных вероятностях сохранения участником выбора и подсчета относительных частот выигрышей при сохранении и смене участником своего выбора. Проведенный компьютерный эксперимент полностью подтвердил полученный теоретически результат, что позволило сделать вывод о правильности полученного решения.
Бесплатно
Смыслы несобственных задач классификации и оптимизации
Статья научная
Изучается интерпретация комитетных решений неформализованных и противоречивых задач распознавания, а также надёжность таких решений. Строится соответствующая инконсистентная логика. Также приводится необходимое и достаточное условие построения комитетов для разделения трудно разделимых, но всё-таки непересекающихся конечных множеств. Описываются также конструкции, близкие к понятию комитета, их интерпретации и применение. Особое внимание уделяется использованию комитетных конструкций в области оптимизационных задач. Отмечается, что применимость этих конструкций в решении прикладных задач основана не только на решении конкретных задач, но и подтверждена строгим математическим обоснованием, которое приведено в данной статье в виде теорем. Также делается вывод, что в несобственных задачах или нет решений, или нарушаются соотношения двойственности.
Бесплатно
Снижение энергетических затрат при управлении установкой ректификации нефти
Статья научная
Введение. В настоящее время недостаточно разработаны методы оценки энергетической эффективности малых нефтеперерабатывающих заводов. Цель исследования: оптимизация энергетических затрат на разделение нефти. Материалы и методы. Представлен алгоритм расчета секционной модели атмосферного блока установки ректификации нефти малой мощности. Полученная модель дополнена расчетом аппарата воздушного охлаждения и кожухотрубного теплообменника. Выбраны факторы, влияющие на энергетические затраты: расход перегретого водяного пара в атмосферную и отпарную колонны, флегмовое число, расход сырья. Для вывода зависимости выбранного критерия от перечисленных факторов применен метод ортогонального центрального композиционного планирования эксперимента. Составлена матрица планирования четырехфакторного эксперимента с применением секционной модели. Получены результаты проведения эксперимента в программном пакете MATLAB. Выполнена оценка незначимости коэффициентов в полученном уравнении регрессии второго порядка, из модели исключены незначимые коэффициенты. Проведена проверка адекватности модели с помощью критерия Фишера. Уравнение регрессии, представленное в физических величинах факторов, является целевой функцией. Результаты. Построена поверхность выходного параметра в зависимости от управляющих факторов (флегмового числа и расхода перегретого водяного пара в атмосферную колонну) при постоянном расходе сырья и постоянном расходе перегретого пара в отпарную колонну. Показано, что выбранные факторы влияют не только на энергетические затраты, но и на показатели качества нефтепродуктов. Приведены математические модели для определения показателей качества нефтепродуктов (температур начала и конца кипения) на нефтеперерабатывающей установке, использующиеся как ограничения. Предложено применение полученной зависимости для оптимизации энергетических затрат на установке ректификации нефти в условиях меняющегося расхода сырья. Заключение. Полученные оптимальные значения факторов могут быть использованы как задания регуляторам на действующей установке.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В основу современных информационных технологий для сложных систем автоматизации в условиях неопределенности положен принцип ситуационного управления. К таким технологиям относятся следующие: экспертные системы, нейросетевые структуры, нечеткая логика и ассоциативная память. Развитие интеллектуальных технологий связано с объединением различных методов обработки знаний. Данное направление обеспечивает повышение быстродействия, сокращение объема знаний. Предполагается возможным объединение нечеткой логики и экспертных систем. Цель исследования. Рассмотреть задачу совершенствования алгоритмов распознавания в системах управления путем объединения методов оптимальной фильтрации и нечеткой логики на этапе вторичной обработки информации о параметрах объектов. Материалы и методы. Для предварительной обработки будем рассматривать фильтры Калмана (ФК), для реализации которых в реальном времени требуется меньше вычислительных ресурсов по сравнению с алгоритмами гарантированного оценивания. В предлагаемом методе применим банк (ФК). Математическое моделирование проводим в программной среде Mathcad 14. В программной среде FuzzyTECH разрабатывается нечеткий проект «Распознавание типа объекта». Разработка нечеткой модели проходит в несколько этапов. Во-первых, представление входных переменных в терминах лингвистических переменных. Во-вторых, опираясь на знания экспертов, определяем термы для лингвистических переменных. В-третьих, создание блока правил. В-четвертых, исследование созданного нечеткого проекта. Результаты. Проведенное математическое моделирование ФК в устройствах слежения за параметрами объектов в процессе распознавания в программной среде Mathcad 14 показало возможность применения банка фильтров в рассмотренных устройствах. Созданы и исследованы алгоритмы распознавания типов объектов с использованием нечёткой логики. Заключение. Созданные алгоритмы системы управления, объединяющие в себе фильтрацию Калмана и нечеткую логику, повышают эффективность системы распознавания.
Бесплатно
Совершенствование бизнес-модели строительной компании в условиях пандемии и постпандемийный период
Статья научная
Вызовом и потрясением для всего мира стала пандемия COVID-19. Изменился уклад жизни людей и компаний различных отраслей. Требуются корректировки бизнес-моделей компаний для восстановления и нормального функционирования. Во время пандемии предприятия строительной отрасли также столкнулись со множество проблем. Цель исследования: разработать алгоритм совершенствования бизнес-моделей строительных компаний с учетом изменений предпочтений потребителей в связи с распространением COVID-19. Материалы и методы. В работе применены методы системного анализа, методы оптимизации и теории принятия решений. Шаблон для формирования бизнес-модели был выделен на основании анализа существующих исследований в данной области. Результаты. Выявлено, что в сложившихся условиях особого внимания руководства строительных компаний требуют персонал, финансы, цепочки поставок. В работе предложен алгоритм совершенствования бизнес-модели компании, включающий следующие основные этапы: 1. Определить условия и пути создания ценности. В данном случае учитываются изменения потребностей потребителей в связи с пандемией. 2. Выявить целевые сегменты потребителей, реализовав классификацию по нескольким признакам. Рассмотреть возможность объединения (укрупнения) целевых сегментов относительно сходства требований. 3. Выстроить бизнес-модель в общем виде, отразив следующие аспекты: целевой клиент, предложение, ресурсы, получение дохода. 4. Детализировать бизнес модель, заполнив шаблон Александра Остервальдера. 5. Сделать соответствующие выводы. Заключение. Разработанный алгоритм применен на примере строительных компаний, реализующих проекты в сфере жилищного строительства. Потребности варьируются и изменяются в связи с пандемией. Формирование ценностного предложения компании в настоящее время должно быть направлено на удовлетворение изменившихся потребностей. В частности, установлено, что потребители ориентированы в настоящее время на покупку домов, уделяют большее внимание безопасности, экологичности и автономности жилья, готовы использовать умные технологии. Стоит отметить перспективность учета в разрабатываемых планировках квартир и домов, возможность оборудования домашнего офиса (WFH) и отделения входной зоны.
Бесплатно
Совершенствование процесса принятия решений на основе теории массового обслуживания
Статья научная
В данной работе подлежит исследованию некоторая организация, которая рассматривается как сеть массового обслуживания, состоящая из n-го количества систем массового обслуживания (далее - СМО), которые представляют собой подразделения организации. На первом этапе доказывается, что поток поступающих вопросов (так называемых проблем, требующих решения) является случайной величиной, имеющей распределение Пуассона. Это позволит определить интенсивность поступающих вопросов сотруднику организации. Вторым шагом исследования является доказательство того, что время принятия решений (обработки поступающих вопросов) является случайной величиной и имеет экспоненциальное распределение. Из этого доказательства вытекает интенсивность принятия решений. На третьем этапе рассматривается сеть систем массового обслуживания, которая состоит из n СМО и имеет некоторый источник вопросов. Далее строится матрица вероятностей поступления вопросов из одной СМО в другую, т. е. матрица передач. Полученные данные подлежат анализу, делается вывод о каждой СМО и ее эффективности. Шаг четвертый - определение характеристик сети СМО. На данном этапе находится интенсивность потоков вопросов в каждую систему, а также определяется интенсивность принятия решений по каждому вопросу. Зная интенсивность поступающих вопросов, а также интенсивность принятия решений, определяется оптимальное количество сотрудников, необходимых для эффективной работы организации в целом. В завершении работы делается вывод о применении теории массового обслуживания в процессе принятия управленческих решений, которая позволит определить, в каком звене возникает проблема, кто именно замедляет процесс решения вопросов. Подход, рассмотренный в данной работе, позволит избежать негативных результатов работы организации посредством выявления проблемных областей на стадии принятия решений, а не на завершающем этапе - подведения итогов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача восстановления модели хаотического процесса по единственной реализации в условиях малого числа доступных измерений. Задача оценивания параметров представлена как задача оценивания вектора состояния в модели динамической системы с переменной матрицей измерений. Исследуется возможность совместного использования алгоритмов фильтрации для уточнения множественной оценки вектора состояния.
Бесплатно
Современная палитра управленческих средств и механизмов эффективного руководителя
Статья научная
В статье рассмотрена динамика разнообразных управленческих подходов, средств, методов и механизмов, используемых в организационных системах в процессе анализа деятельности предприятий и организаций для формирования адекватных управленческих решений руководителями компаний различных видов деятельности. Показано, что в современную «палитру» актуальных способов, приемов и иных средств управления эффективного руководителя кроме разнородных менеджерских технологий должны входить новейшие методы и модели, создаваемые в рамках автоматизированных систем управления компаниями с использованием средств цифровизации, цифровой трансформации, применения цифровых двойников и др. Цель работы состоит в разработке целостного комплекса управленческих средств, методов и механизмов, которыми обязан владеть эффективный руководитель в процессе подготовки и принятия управленческих решений, а затем их реализации и контроля достигнутых результатов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются современные возможности организации высокопроизводительных вычислений на базе ПЭВМ с применением стандартных аппаратных графических ускорителей и соответствующих инструментальных программных средств с использованием сформировавшихся в данной области промышленных стандартов. Приводятся экспериментальные результаты по достигаемой вычислительной производительности на некоторых видах алгебраических задач и задач имитационного моделирования в сравнении со стандартными реализациями на базе современных процессоров общего назначения. Полученные результаты позволяют предположить достижимость прироста вычислительной мощности до 1-2 порядков на определённых видах задач с использованием типовых аппаратных средств.
Бесплатно
Статья научная
Настоящая работа содержит обзор современных информационных технологий, используемых для управления на промышленных предприятиях и в корпорациях, а также в органах государственной власти. Несмотря на достигнутые успехи в области быстродействия компьютеров и суперкомпьютеров, а также систем анализа данных различного рода, внедрение современных информационных технологий не обеспечивает улучшение качества управления различными организационными и корпоративными структурами. Многолетняя практика создания и эксплуатации разнообразных автоматизированных, информационно-вычислительных, аналитических, экспертных и иных систем показала, что внедрение этих систем далеко не всегда способствовало существенному улучшению качества организационного управления и достижению целей повышения эффективности деятельности структур, в которых эти системы были внедрены. В этой связи сегодня крайне важно осознать, что причины не слишком удачных результатов внедрения различного рода информационных систем кроются не в технических возможностях вычислительных машин, а в том, что методы, модели и технологии управления на всех этапах подготовки и принятия решений остались в сущности теми же, что были еще в последней четверти прошлого века. Отставание в развитии управленческих методов и алгоритмов привело к тому, что возможности вычислительной техники не реализуются в полной мере. Таким образом, важной задачей теории и практики управления является сокращение отставания методов принятия решений от современного уровня вычислительной техники. В работе ставится задача обеспечения согласования развития вычислительной техники с процессами совершенствования и внедрения управленческих алгоритмов. Приводятся причины, приведшие к такому отставанию, и даются рекомендации по его устранению.
Бесплатно
Другой
Приведены тематики исследований в рамках сложившихся научных направлений кафедры «Информационно-измерительная техника» Южно-Уральского государственного университета. Представлены результаты научных исследований.
Бесплатно
Создание и тестирование моделей неопределенных систем
Статья научная
В процессе жизненного цикла технологические объекты могут быть подвержены различным изменениям, возникающим из-за особенностей технологических процессов. К таким изменениям можно отнести, например образование накипи в агрегатах. В результате математическое описание объекта, полученное на предыдущих стадиях жизненного цикла, может не соответствовать текущему состоянию объекта автоматизации. Такие системы называют робастными. Целью работы является определение функций для анализа и описания подогревателя высокого давления средствами системы MATLAB с применением библиотеки Robust Toolbox. Материалы и методы. Исходными данными работы являлась передаточная функция подогревателя по каналу расхода, полученная экспериментальным образом. К этому объекту был синтезирован регулятор и представлено описание системы и переходный процесс в MATLAB. Следующим этапом работы был синтез неопределенных параметров с помощью функции ureal. В результате объект получил не конкретные значения параметров, а интервал для каждого из параметров объекта. В результате был получен объект с неопределенными параметрами и графики его переходных процессов. На следующем этапе были выделены номинальные параметры объекта и проверка устойчивости системы. Система с номинальными параметрами устойчива, поэтому можно выполнить анализ системы с неопределенными параметрами. Для этого выполнен расчет робастной устойчивости. Расчет робастной устойчивости выполнен средствами MATLAB с применением функции robuststab. В результате работы функция позволяет определить ряд значений для оценки системы и комбинацию ее параметров, при которой рассматриваемая система становится неустойчивой. На следующем этапе исследования были определены наихудшие параметры системы из выбранного набора, полученные значения отличаются от параметров робастной неустойчивости системы. В результате получены передаточные функции системы с номинальными параметрами, наихудшими параметрами и неустойчивой системы, построены передаточные функции. Результаты. С помощью инструмента анализа робастных систем выполнено исследование объекта, определены диапазоны параметров, при которых система будет оставаться устойчивой.
Бесплатно
Создание региональных систем межведомственного электронного взаимодействия
Статья научная
Описаны нормативное регулирование процесса создания межведомственного электронного взаимодействия в субъектах Российской Федерации, проблемы его осуществления. Показаны возможная сервис-ориентированная архитектура подобных региональных информационных систем и подходы к их созданию.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена проблемам математического моделирования гидродинамических процессов в неоднородных средах. Цель исследования состоит в сопоставлении методик моделирования течений неоднородных сред. Сопоставлялись континуальная и равновесная методики моделирования динамики газовзвеси - газа с дисперсными включениями. Сравнивались расчеты, проведение равновесной математической моделью динамики газовзвсей с численными реализациями континуальных математических моделей динамики газовзвсей с идеальной и вязкой теплопроводной несущей средой. Сопоставлялись различные параметры моделируемых процессов, полученных различными математическими моделями. Материалы и методы. В работе представлены две методики моделирования динамики многофазных сред. В равновесной методике неоднородная среда описывается как идеальный газ с расчетом поправочных коэффициентов газодинамических функций, в континуальной методике моделирования для частиц вводится понятие «средней плотности», таким образом и для несущей фазы - газа - и для дисперсной фазы решается система уравнений, состоящая из уравнения сохранения плотности, для дисперсной фазы - уравнения сохранения «средней плотности», уравнений сохранения импульса компонент смеси и уравнений сохранения энергии газа и дисперсной фазы. Системы уравнений движения однофазной и двухфазной сред интегрировались численным конечно-разностным методом второго порядка точности. Для подавления численных осцилляций на каждом временном шаге применялся метод нелинейной коррекции сеточной функции. Программный комплекс моделирования динамики газовзвеси состоял из нескольких компонент: подпрограмма задания граничных условий, подпрограмма формирования конечно-разностного разбиения физической области, основная программа расчета динамики неоднородной среды. Результаты. Моделировался процесс распада разрыва в однородном газе и в газовзвеси. Численные расчеты распада разрыва давления в однородном газе и численные расчеты распада разрыва в газовзвеси, полученные равновесной методикой моделирования, сопоставлялись с аналитическими решениями, известными из литературы. Определено, что наибольшая скорость распространения возмущения в газовзвеси наблюдается в равновесной модели, меньшая скорость распространения - в континуальной модели с идеальной средой, наименьшая скорость наблюдается в газовзвеси с вязкой теплопроводной средой. Выявлено, что для течений с различными начальными интенсивностями разрыва давления наличие дисперсной фазы в смеси оказывает различное влияние. Выводы. Полученные закономерности демонстрируют особенности каждой из методик моделирования динамики газовзвсей, что возможно использовать при разработке компьютерных моделей динамики многофазных сред.
Бесплатно
Состояние и перспективы развития полигонно-измерительного комплекса ГЦМП МО РФ
Статья научная
Рассмотрен состав средств измерений полигонно-измерительного комплекса полигона, проведён анализ решаемых задач и технического состояния, указаны основные проблемы и направления дальнейшего развития экспериментально-испытательной базы.
Бесплатно
Способ защиты РЛС со сложным сигналом от имитирующей помехи
Статья научная
Предлагается статистический способ защиты радиолокационных станций (РЛС) со сложным сигналом от имитирующей помехи. Эффективность способа исследуется для случая воздействия типовой помехи и рэлеевских флюктуации амплитуд полезных и помехового сигнала.
Бесплатно
Способ определения теплотехнического состояния ДГУ тепловозов
Краткое сообщение
Техническое нормирование расхода дизельного топлива тепловозами невозможно без учета технического состояния его дизель-генераторной установки (ДГУ). Критерием учета технического состояния в работе принимается расход дизельного топлива на единицу выполненной работы. Контроль состояния ДГУ производится на пункте реостатных испытаний в соответствии с действующими в ОАО «РЖД» Руководствами.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается способ передачи информации по силовой электропроводке путем широтной модуляции сетевого напряжения. Производится анализ особенностей предложенного способа, даются рекомендации по выбору областей внедрения полученной системы передачи информации по питающей сети.
Бесплатно
