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
Расчет параметров робастного ПИД-регулятора на основе метода локализации
Краткое сообщение
Рассмотрена задача управления объектом второго порядка с нестационарными параметрами и действующими возмущениями с помощью типового регулятора. Предложена процедура расчета параметров робастного ПИД-регулятора, основанная на методе локализации. Полученная система обладает требуемым качеством переходных процессов и обеспечивает достаточно быструю отработку возмущающего воздействия. Приведены математические соотношения, описывающие предлагаемый метод, алгоритм синтеза ПИД-регулятора и результаты моделирования, демонстрирующие полученные результаты.
Бесплатно
Расширение функциональных возможностей коллиматорного метода антенных измерений
Краткое сообщение
Предложен способ расширения возможностей коллиматорного стенда антенных измерений. Рассматривается структура автоматизированного комплекса коллиматорного метода антенных измерений, позволяющего повысить точность оценки максимального уровня боковых лепестков диаграммы направленности в сечениях, отличных от главного. Разработана методика измерения объемных ДН на компактном полигоне и структура автоматизированного комплекса коллиматорного метода антенных измерений, которая реализует данную методику. В результате исследования было выяснено, что разработанная методика позволяет значительно снизить трудоемкость измерений и время их проведения, исключить влияние человеческого фактора на допускаемые погрешности, а также повысить точность оценки максимального уровня боковых лепестков ДН в сечениях, отличных от главного.
Бесплатно
Реализация виртуального осциллографа на базе микроконтроллера STM32
Статья научная
В статье представлены структурно-функциональная схема виртуального осциллографа, описание макетной платы, описание блока «COM-порт». Представлены режимы работы аналого-цифрового преобразователя и UART в микроконтроллере STM32. Из представленных режимов работы выбраны оптимальные для работы блока виртуального осциллографа. Цель исследования: разработать виртуальный осциллограф на основе микроконтроллера STM32, предложив его структурно-функциональную схему. Материалы и методы. Для разработки структуры виртуального осциллографа необходимо спроектировать схему его взаимодействия с лабораторной установкой, выбрать оптимальный метод для снятия напряжений с точек макетной платы и способ их передачи на компьютер. Также необходимо реализовать блок COM-порта и его взаимодействие с блоком виртуального осциллографа в среде моделирования. Результаты. Разработана структурно-функциональная схема программно-аппаратной реализации работы виртуального осциллографа. Описаны режимы работы аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера STM32. Описаны режимы передачи данных по UART в STM32. Представлен формат передаваемых по UART кадров. Также реализован блок COM-порта и его взаимодействие с блоком виртуального осциллографа в среде моделирования МАРС. Заключение. В результате рассмотрения методов работы с внутренним аналого-цифровым преобразователем микроконтроллера STM32 и методов работы с UART был сделан вывод, что оптимальным режимом работы является работа с использованием технологии прямого доступа к памяти. Использование виртуального осциллографа позволяет сделать более удобным отображение аналоговых сигналов за счёт использования большого монитора компьютера. Также реализация на компьютере позволяет реализовать функционал для сравнения и хранения информации с множества каналов и сделать удобным масштабирование графика отображаемого сигнала. Использование внутренних аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера позволяет значительно сэкономить на покупке реального осциллографа.
Бесплатно
Реализация правовых актов в области безопасности дорожного движения с учетом их стоимости
Краткое сообщение
Проблема разработки методологии законотворчества, в которой рассмотрены вопросы формирования основ процедурных правил и механизмов инициирования, рассмотрения и принятия законодательных и иных нормативных правовых актов в области безопасности дорожного движения является весьма актуальной. Такие задачи относятся к классу задач комплексного оценивания сложных социально-экономических объектов и для их решения широко используется подход, основанный на формировании дерева целей. Основная идея этого метода состоит в том, что каждая вершина дерева целей дезагрегируется на две подвершины, что позволяет проводить агрегирование каждой пары вершин в последующую вершину (верхнего уровня) с помощью логических матриц свертки. В статье предложена многошаговая процедура комплексного оценивания, предусматривающая агрегирование на каждом шаге только по оценкам двух критериев. Это упрощает задачу выбора правил агрегирования, так как соответствует реальным возможностям человека в выдаче непротиворечивой и устойчивой информации. Наиболее полное отражение последовательности этапов сопоставления различных, разнородных характеристик объекта возможно при построении бинарной структуры. Это позволяет более точно смоделировать стратегию лица принимающего решение при большом числе разнородных факторов и условий функционирования. Разработка процедур оценивания на основе предложенной методологии для реальных объектов должна осуществляться с учетом специфики оцениваемых проектов, требований ЛПР, состава экспертов, процедур обработки экспертной информации и механизмов управления, в которых будут использованы полученные комплексные оценки.
Бесплатно
Реализация цифрового двойника в среде моделирования МАРС
Статья научная
В статье рассмотрена методика построения цифрового двойника для имитации процессов старения компонентов электрической схемы и связанных с ними постепенными отказами оборудования. Данный двойник создается посредством плат ввода-вывода, подключаемых к микроконтроллеру STM32. Это позволяет передавать некоторый аналоговый сигнал от объекта и оцифровывать его в микроконтроллере, который далее передается на компьютер с запущенной на нем средой моделирования МАРС. Другой канал реализует те же сигналы, но от компьютерной модели объекта, и далее сигналы с компьютерной модели и с реального объекта сравниваются с помощью компаратора, а затем визуализируются с помощью виртуального осциллографа. Приведена программно-аппаратная реализация цифрового двойника.
Бесплатно
Статья научная
Технологии агрометеорологических прогнозов урожайности (АПУ) зерновых культур, включая регрессионные АПУ, основанные на данных о нормализованном вегетационном индексе (NDVI), являются важным элементом современной аграрной индустрии. Цель исследования: обосновать эвристическую модель урожайности и подходы к разработке моделей регрессионных методов АПУ, включая процедуру выбора предикторов АПУ по данным NDVI спутниковой системы наблюдений Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) и провести экспериментальное прогнозирование. Материалы и методы. Используются данные официальной статистики урожайности орошаемых озимых пшеницы и ячменя иракской провинции Дивания и наблюдения NDVI MODIS за 2001-2019 годы. За основу принята двухкомпонентная эвристическая модель урожайности, содержащая тренд урожайности, обусловленный сравнительно медленным изменением технологии возделывания культур, и климатическую компоненту, связанную с колебаниями биологической продуктивности из-за погодных условий вегетации. Результаты. С помощью эвристической модели развит объектно-ориентированный подход к выбору предикторов регрессионной модели АПУ. Используя зависимость NDVI от проективного покрытия и листового индекса посевов, качественно и количественно определили эволюцию NDVI в отдельных стадиях развития пшеницы и ячменя. Показано, что в АПУ на уровне провинции в качестве исходных предикторов следует выбрать временные ряды NDVI-MODIS за первую и вторую половину февраля в трех зерносеющих районах провинции. Эксперименты показали, что удовлетворительное качество регрессионных АПУ ячменя и пшеницы достигается при различных наборах 2-3 исходных неколлинеарных предикторов и их комбинацией с величиной урожайности прошлого года либо включением линейных или квадратичных зависимостей. Выводы. АПУ пшеницы с относительной ошибкой около 10 % получаются только при подборе интервала обучения моделей и контроле параметров авторегрессионного предиктора. Высокое качество прогнозов регрессионных моделей АПУ ячменя обусловлено тем, что в изменчивости его урожайности преобладает климатическая компонента. Разработанный объектно-ориентированный подход может быть адаптирован к условиям богарного земледелия и прогнозу урожайности других культур.
Бесплатно
Регуляризирующие схемы в задачах восстановления поля излучения антенн по измерениям в ближней зоне
Статья научная
Задача восстановления диаграммы направленности антенной системы в строгой электродинамической постановке сформулирована в виде системы функциональных уравнений I рода. Решение этой системы определяет распределение токов антенной системы, с помощью которых вычисляется асимптотическое представление диаграммы направленности в дальней зоне, при этом поле излучения антенной системы определяется с учетом влияния элементов конструкции (рефлектора) и взаимного влияния излучателей. Предложен метод численного решения системы уравнений по ограниченному множеству результатов измерений амплитудно-фазового распределения поля в ближней зоне. Для совпадения размерностей определяемых распределений токов и результатов измерений предложены эффективные интерполяционные схемы. Применение итеративной регуляризирующей процедуры позволяет получить устойчивые решения некорректной задачи с приемлемой точностью при наличии случайных погрешностей измерений.
Бесплатно
Статья научная
Тензорный подход, который использован в статье для математического описания телекоммуникационных сетей (ТКС), позволил сформулировать в аналитическом виде условия обеспечения качества обслуживания одновременно по двум показателям: требуемой скорости передачи трафика и допустимой межконцевой задержке. Описанная модель предназначена для решения задач маршрутизации, но может быть адаптирована и под ряд других задач управления трафиком и проектирования ТКС. Предлагаемое решение является инвариантным относительно анализируемых сетевых структур, дисциплин обслуживания и моделей трафика. Все перечисленные особенности сказываются лишь на размерности и содержании метрических тензоров и матриц координатного преобразования. Основным объектом исследования были выбраны задачи многопутевой маршрутизации. В этой связи, произведено моделирование и сравнительный анализ предлагаемого из ранее известных решений по ключевым показателям качества обслуживания. Результаты численного анализа продемонстрировали преимущества тензорного подхода к моделированию маршрутных задач, что проявлялось в улучшении межконцевой многопутевой задержки, вероятности своевременной доставки пакетов и джиттера.
Бесплатно
Результаты моделирования задачи идентификации погрешностей инерциальной навигационной системы
Статья научная
Изложены результаты численного моделирования процедуры калибровки инерциальной навигационной системы на движущемся объекте, где в качестве критерия точности принята относительная погрешность калибровки платформы и акселерометров, и исследовалось влияние на эту погрешность исходной информации о кинематике объекта, времени калибровки, моментах времени съема сигналов датчиков, расположении на объекте эталонной и калибруемой инерциальных навигационных систем.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся результаты отработки алгоритмов функционирования комбинированного радиолокационного измерителя (КРИ), измеряющего высоту полета и составляющие вектора скорости летательного аппарата. КРИ используется в составе бортового комплекса управления в качестве датчика внешней информации для коррекции бесплатформенной инерциальной навигационной системой, управления движением в вертикальной плоскости и в КЭНС по рельефу местности. Результаты летных испытаний КРИ на борту самолета ЯК-52 подтвердили достижимость требуемых точностных характеристик и показали перспективность применения КРИ для решения указанных задач.
Бесплатно
Рекомендации по оценке эффективности инновационных проектов
Статья научная
Инновационные проекты предполагают большое количество ресурсов и времени, необходимых для реализации и достижения требуемых параметров продукта. Известные методы экономической оценки эффективности проектов могут предоставить точный анализ на первые несколько лет, не учитывая все возможные факторы. Из-за важности как можно более точной постановки оценки эффективности для реализации инновационных проектов независимо от продолжительности используемые на данный момент методы недостаточно проработаны. Объём ресурсов, необходимый для создания инновационного проекта, может достигать таких уровней показателей, что существенным образом будет влиять на финансово-экономические показатели предприятия. Предложенный в статье новый метод, основанный на вычислении социофизического потенциала проекта, учитывает как экономические, так и неэкономические факторы независимо от продолжительности проекта. В отличие от других методик он учитывает параметры создаваемого продукта, что позволяет получить более корректные оценки и обеспечить правильное распределение ресурсов при реализации. Метод использования социофизического потенциала позволяет найти новый и более точный подход к оценке эффективности инновационных проектов. Цель исследования. В работе рассматривается вопрос сравнения оценки эффективности расчётов с использованием социофизических потенциалов и существующих подходов. Констатируется, что оценка эффективности должна учитывать разноплановые факторы качественного и количественного характера. На основании приведенного анализа существующих подходов делается вывод о том, что достоверность оценки является низкой. Невозможность правильной оценки приводит к сверхнормативным затратам, сопровождающим процессы разработки и эксплуатации продукта.
Бесплатно
Статья научная
Сформулированы варианты решения обратной задачи рентгеновской томографии по реконструкции внутренней структуры объектов с применением голографических методов визуализации объемных изображений. Рассматривается вариант решения: томографическая реконструкция внутренней структуры сечений объекта в рентгеновских лучах (показателя поглощения) на основе двумерного преобразования Радона с последующим получением голограмм этих сечений для оптической реконструкции объемного изображения (для макрообъектов исследования). Для решения задачи проведено численное моделирование по получению томограмм (слоев) математического фантома на разработанном программном реконструкторе томографических изображений с последующим получением цифровых голограмм этих слоев и синтезированием из них объемного изображения. Исследования показали возможность получения объемных изображений на основе томографической реконструкции внутренней структуры сечений объекта в рентгеновских лучах (показателя поглощения) с применением двумерного преобразования Радона с последующим получением цифровых голограмм этих сечений.
Бесплатно
Краткое сообщение
Дается систематическое описание ресурсно-временного анализа при автоматизированном управлении сложными системами с учетом потребления ресурсов. Необходимость учета альтернатив по ресурсам в существующих моделях вынуждает отказаться от сетевой постановки задач, что затрудняет использование метода ветвей и границ в случаях, когда требуется выбрать последовательности выполнения работ неделимыми ресурсами. Поэтому требуется преобразование ресурсной модели для упрощения временного анализа и определение наиболее рациональных способов ветвления при назначении ресурсов, обладающих различными свойствами. В основе предлагаемого подхода и построений лежат определяемые ресурсные модели, элементами которых являются обобщенные сетевые модели и более общие временные модели. Ставится задача аппроксимации исходной ресурсной модели более простыми временными при ограничении на их количество. Показано, что ветвление должно рассматриваться в тесном единстве с обратной операцией - агрегированием. Ресурсно-временной анализ представляется в виде гибкого процесса, в ходе которого должен происходить диалог с одной стороны с потребителями - специалистами в области организации, технологии и управления производством работ с целью корректировки ресурсных и сетевых ограничений, с другой - с ЭВМ при проведении ресурсного и временного анализа РМ, ее частей или их преобразований.
Бесплатно
Ретроспектива развития веб-технологий в создании корпоративных информационных систем
Статья научная
Введение. Первые упоминания о корпоративных информационных системах появились в 60-х гг. XX в. Со временем эти системы развивались, становились более сложными, но при этом позволяли решать широкий круг задач. Начиная с 90-х гг. XX в. стали активно развиваться веб-технологии. Естественным образом они нашли свое применение и при разработке корпоративных информационных систем различного назначения. Цель исследования. Описание основных этапов развития веб-технологий, начиная от появления языка гипертекстовой разметки до современных одностраничных веб-приложений, а также их влияния на подходы к созданию корпоративных информационных систем. Выявление перспективных направлений развития решений на базе веб-технологий, которые могут успешно использоваться при построении корпоративных информационных систем. Материалы и методы. Рассматриваются современные веб-технологии, анализируется процесс их развития от этапа появления до настоящего времени, рассматриваются примеры инструментов, которые были признаны устаревшими, и причины невозможности дальнейшего развития этих технологий. Результаты. В статье приводится история появления различных технологий, описывается их влияние на подходы к реализации корпоративных систем, а также приводится способ перехода от настольной версии системы к ее онлайн-версии. В том числе дается оценка перспективности отдельных технологических направлений, которые имеют хорошие шансы успешно развиваться в дальнейшем. Дается оценка растущей сложности веб-приложений, их сращивания с подходами и инструментами разработки серверной части. Выявляется актуальность разработчиков программного обеспечения, которые могут разрабатывать как серверную, так и клиентскую часть приложения.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Предложена методология и рассмотрен способ решения задачи выбора варианта беспроводного взаимодействия управляющей и управляемой аппаратуры системы управления космическим аппаратом по нескольким критериям с учетом неполноты требований технического задания. Задача обоснованного выбора варианта сети широкополосного доступа обусловлена необходимостью учитывать совокупность технических, экономических и нормативных требований их построения относительно заданных территориальных районов. Выполнение этих требований, в первую очередь, связано с сокращением сроков и затрат на проектирование и эксплуатацию сетей. Выбор оптимальных решений при проектировании и развертывании таких сетей с учетом совокупности технико-экономических показателей является актуальной проблемой при управлении космическим аппаратом. Предложенный подход к построению сетей широкополосного доступа позволяет существенно повысить обоснованность принимаемых решений при выборе наиболее подходящего варианта аппаратно-программных средств.
Бесплатно
Статья научная
В современной горнодобывающей промышленности актуальной технической задачей является внедрение автоматических систем, обеспечивающих ориентирование и позиционирование горно-выемочных машин при отработке промышленных пластов. Существует несколько основных технологий, применяемых для позиционирования комбайнов под землей, однако сфера их применения ограничена различными горно-геологическими и технологическими факторами. В условиях отработки промышленных пластов ВКМКС подавляющее большинство из них не подходит. Цель работы: разработать новый подход к задаче одометрического позиционирования горно-выемочной машины под землей, а также создать имитационную модель, позволяющую с необходимой степенью точности определять текущее и прогнозируемое удаление комбайна от начала выработки в условиях зашумленности измерений. Материалы и методы. В качестве технического решения поставленной задачи предлагается применение технологии BLE (Bluetooth Low Energy): iBeacon-маячки будут сбрасываться по ходу движения комбайна, а датчик, прикрепленный сзади бункера-перегружателя, будет считывать расстояния до маячка. Для имитационного моделирования неопределенности при движении комбайна рассматривалась гипотеза о нормальном распределении скорости движения на участках случайной длины. При моделировании сбрасывания маячка использовалась гипотеза о том, что величина рассеяния маячка при падении является двумерной нормально распределенной случайной величиной. Зашумленные измерения генерировались стохастическим процессом с возрастающими границами разброса при удалении датчика от маячка. В качестве инструмента, обрабатывающего зашумления измерения, применялся фильтр Калмана. Результаты. Создана модель, имитирующая случайные скорости движения комбайна на участках случайной длины, а также смоделирован случайный разброс при скидывании Bluetooth-маячков. Для генерации измерений датчика разработан алгоритм, позволяющий учитывать увеличение зашумленности показаний при удалении от ближайшего сброшенного маячка. Для обработки моделируемых измерений и правильного определения дистанции маячок-датчик использован алгоритм Калмановской фильтрации. Заключение. Предлагаемый подход и созданная имитационная модель позволяют с заданной степенью точности определять и прогнозировать расстояние до удаляющегося комбайна при отработке промышленных пластов.
Бесплатно
Решение задачи распределения ресурсов дискретного типа методами линейного программирования
Статья научная
Введение. При планировании проектов, комплексов работ часто приходится решать задачи распределительного типа, связанные с оптимальным распределением ресурсов. Существующие методы решения подобных задач предполагают наличие аналитической зависимости непрерывного типа между объемами распределяемого ресурса и показателями эффективности. Однако оптимизационные задачи становятся не применимыми, когда ресурс дискретный и зависимости задаются табличными способами. Цель исследования. Разработать математическую модель решения задачи оптимального распределения ресурсов дискретного типа с таблично заданными критериями оптимальности методами линейного программирования. Описать методику численного решения задачи с использованием вычислительной техники. Материалы и методы. Решить поставленную задачу удается путем формирования аналитической зависимости кусочно-непрерывного типа между объемом распределенного ресурса и критерием оптимальности. Это позволяет сформулировать оптимизационную задачу, решаемую методами математического программирования. Построить аналитическую целевую функцию удается с помощью введения дополнительных параметров и ограничений. Численное решение задачи можно получить как с помощью математических пакетов прикладных программ, таких как, например, Mathcad, так и с использованием систем программирования. В работе описана методика решения задачи в среде MS Excel с использованием надстройки «Поиск решений». Результаты. Разработана математическая модель решения дискретной распределительной задачи для критерия оптимальности, заданного таблично, методами целочисленного линейного программирования. Описана методика численного решения в среде MS Excel. Заключение. Ранее подобные задачи решались методами динамического программирования, что более затруднительно в вычислительном плане. Проведенные вычислительные эксперименты показали высокую точность вычислений по модели и устойчивость к изменению исходных данных.
Бесплатно
Робастные методы обработки космических радиолокационных сигналов и изображений
Статья научная
Рассматриваются робастные методы обработки космических радиолокационных сигналов и изображений, позволяющие повысить помехоустойчивость радиотехнических систем на фоне мощных аддитивных помех. Приводится численное математическое моделирование нелинейного робастного обнаружителя, синтезированного с помощью построения отдельных парциальных каналов, а также представлены его рабочие характеристики. Анализируются полученные результаты, основывающиеся на явлении стохастической накачки и характеризующиеся более высокой информативностью по сравнению с известными оптимальными байесовскими линейными методами. Отмечается более высокая помехоустойчивость по сравнению с согласованной фильтрацией.
Бесплатно
