Информационные технологии, моделирование и управление. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Статья научная
Резюме: XXI век – век высоких технологий. В настоящее время наша жизнь окружена информационными технологиями: у каждого есть мобильный телефон, компьютер и прочая техника (иногда называемая гаджетами). Сами не замечая, мы все больше и больше используем их в своей жизни. Уже дошло до того, что мы начинаем использовать роботов в своих целях. Не пройдет и десяти лет, как у каждого будет свой личный мобильный робот. Правильно запрограммированный робот может выполнять большое количество задач. Одной из распространенных проблем, возникающих при проектировании роботов, является проблема разработки эффективного алгоритма обхода препятствий. Робот во время своего движения не должен застревать и останавливаться, пока не выполнит задачу. Для успешного выполнения данной задачи в памяти робота должна храниться карта рабочего пространства, на которой отмечены места, где находятся препятствия для робота. Необходимо разработать алгоритм, позволяющий роботу построить карту местности за конечное (минимальное) время. Карта представляет собой поверхность замкнутого пространства, разделенную на квадраты. Площадь каждого квадрата равна площади основания робота или квадрату длины шага робота. Для изучения пространства используется алгоритм, основанный на алгоритмах движения робота «Спираль» и «Движение вдоль стены».Существует множество алгоритмов обхода препятствий. Наиболее эффективным является алгоритм Дейкстры. Этот алгоритм применим только к графам с неотрицательными весами. Алгоритм Дейкстры находит кратчайшие пути к вершинам графа в порядке их удаления от данной исходной вершины. Главным в алгоритме Дейкстры является то, что достаточно сравнить длины таких путей.
Бесплатно
Статья научная
Под знаниями, применительно к задаче разработки базы знаний (БЗ) системы оценки надежности понимаются закономерности предметной области, полученные на практике и в результате профессиональной подготовки специалистов, появляются возможности, позволяющие ставить и решать задачи в области управления надежностью. Опираясь на наши исследования можно заключить, что ключевым моментом разрабатываемой мультиагентной системы поддержки принятия решений (МАСППР) является БЗ, основными принципами построения и функционирования которой являются: принцип прецедентности при получении диагностической информации; принцип адаптивности при сборе, классификации и систематизации диагностической информации; принцип открытости системы, предусматривающий возможность совершенствования и пополнения базы знаний; принцип модульности при построении; принцип когнитивности при обучении, предусматривающий наличие процедур дружественного и конструктивного взаимодействия. В свою очередь, модель представления знаний в МАСППР строится на основе продукционной системы (ПС), которая является хорошо известной и широко используемой в СИИ моделью представления знаний. Согласно мультиагентной системе поддержки принятия решений предлагается использовать наиболее простой метод представления правил, а именно, списочную (или табличную) форму, которая показывает список правил в памяти интерпретатора. Разработка алгоритма функционирования машины логического вывода. Для совершенствования поиска маршрута логического вывода из множества правил, разработанных для «агента-исполнителя» и «агента-координатора», предлагается использовать метод линейного матричного вывода. Суть метода состоит в том, что для совокупности правил, представленных в списочной форме, строится матрица, затем, на основе анализа этой матрицы определяется факт наличия маршрута логического вывода, после чего определяются возможные маршруты логического вывода.
Бесплатно
Разработка архитектуры программного обеспечения универсальной системы тепловизионной диагностики
Статья научная
Формирование требований и разработка архитектуры программного обеспечения универсальной системы тепловизионной диагностики. Описание базовых алгоритмов функционирования системы.
Бесплатно
Разработка имитационных моделей для исследования систем с вероятностными взаимодействиями элементов
Статья научная
Одним из актуальных направлений теоретических и экспериментальных исследований является анализ, моделирование и синтез технических систем с вероятностными взаимодействиями элементов. Работа посвящена разработке имитационных моделей для исследования одного класса таких систем – сетевых систем управления. В качестве каналов передачи данных в таких системах используются промышленные или общедоступные цифровые компьютерные сети. Использование компьютерных сетей в системах управления приводить к новым проблемам: случайная временная задержка в процессе передачи, вероятная потеря пакета данных, возможность асинхронной работы элементов системы. Не учет этих факторов может привести к потере устойчивости системы управления. Для исследования указанных проблем предлагается использовать имитационные модели соответствующих систем управления. В работе разработаны имитационные модели для цифровой системы управления без запаздывания в канале передачи, сетевой системы управления с сетевым каналом связи между датчиком и контроллером...
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена математическому моделированию кинетики процесса дегидрирования этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе с каталитическим слоем, функционирующим по непрерывной технологии. Проведен анализ химических реакций, протекающих параллельно основной реакции образования стирола, исходя из чего сделан ряд предположений, на базе которых составлена кинетическая схема, описывающая механизм протекания химических превращений во время процесса дегидрирования. Разработана математическая модель процесса дегидрирования, описывающая динамику химических реакций, протекающих в каждой из двух ступеней реакторного блока при постоянной температуре. Выполнена оценка констант скоростей прямых и обратных реакций образования и исчерпывания каждого компонента прореагировавшей смеси. Получена динамика изменения концентрации исходного вещества (этилбензольной шихты), динамика образования стирола, а также всех побочных продуктов дегидрирования (бензола, толуола, этилена, углерода, водорода и др.). Рассчитанные изменения компонентного состава реакционной смеси за время её прохождения через первую и вторую ступени реактора показали, что предложенное математическое описание адекватно воспроизводит кинетику исследуемого процесса. Это доказывает преимущество созданной модели, а также верность найденных значений констант скоростей реакций, что предоставляет возможность использования модели для расчета кинетики дегидрирования этилбензола при неизотермическом режиме его проведения с целью определения оптимальной траектории изменения температурного режима работы реактора. В дальнейшем это позволит снизить энерго- и ресурсозатраты, увеличить количество произведенного стирола и повысить экономические показатели процесса.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке корректирующего алгоритма управления температурным режимом периодического процесса резиносмешения для ЗАО «Воронежский шинный завод». Алгоритм предназначен для реализации в главном контроллере участка резиносмешения SiemensS7 CPU319F-3 PN/DP, который формирует задания по температуре локальным контроллерам HESCHHE086 и JumodTRON304, управляющим темперирующими станциями. Для составления алгоритма проведён системный анализ процесса резиносмешения как объекта управления и разработана математическая модель процесса на основе уравнений тепловых балансов, описывающая процессы теплопередачи через стенки технологических аппаратов, изменение температуры теплоносителя, а также температуры смешения резиновой смеси до момента выгрузки из камеры резиносмесителя. Ввиду сложности и нелинейности объекта управления – резиносмесителя, а также наличия методов и большого опыта управления данным аппаратом в промышленных условиях, корректирующий алгоритм реализован на базе искусственной однослойной нейронной сети и обеспечивает корректировку заданий для локальных контроллеров по температуре охлаждающей воды и температуре воздуха в цехе, которые могут значительно меняться в зависимости от времени года, а также при длительной работе оборудования или его простое. Управление темперирующими станциями осуществляется изменением подачи холодной воды из охладителя и включением/выключением нагревательных элементов. Анализ результатов модельных экспериментов и практических исследований при программировании главного контроллера в среде STEP 7 на предприятии, показал снижение времени смешения для различных типов резин за счёт уменьшения погрешности управления теплообменными процессами.
Бесплатно
Разработка математической модели сети, использующей конкурирующий доступ к среде передачи данных
Статья научная
Рассмотрена математическая модель сети, использующей конкурирующий доступ к среде передачи данных. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование времени доставки информации, учитывающее образование очередей в коммутирующих устройствах. Проверка адекватности модели выполнена с использованием формальных статистических критериев Фишера и Стьюдента.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке алгоритма управления стадией нагрева резиновой смеси для ЗАО «Воронежский шинный завод». Алгоритм предназначен для реализации на базе контроллера Siemens S-300 для управления резиносмесителем РС-270. Для составления алгоритма проведен системный анализ процесса нагрева как объекта управления и разработана математическая модель стадии нагрева на основе уравнений тепловых балансов, описывающая процессы нагрева теплоносителя в теплообменнике и дальнейшего нагрева им смеси в резиносмесителе. Получены динамические характеристики по температуре теплообменного аппарата и резиносмесителя. В виду сложности и нелинейности объекта управления – резиносмесителя, а также наличия методов и большого опыта управления данным аппаратом в промышленных условиях, алгоритм реализован с использованием принципа максимума Понтрягина. Задача оптимизации сводится к определению оптимального управления (подача греющего пара) и оптимальной траектории выходной координаты объекта (температура смеси), обеспечивающих минимальный расход пара при нагреве резиновой смеси за ограниченное время. Для этого математическая модель стадии нагрева записана в матричном виде, сформированы матрицы коэффициентов для каждого состояния управления, векторы управления и возмущения, получена функция Гамильтона и для построения оптимального управления и траектории выхода объекта найдены временные точки переключения. Анализ результатов модельных экспериментов и практических исследований при программировании контроллера, показал снижение расхода греющего пара на 24,4% при проведении стадии нагрева резиновой смеси.
Бесплатно
Разработка методики оценки распределения компонентов в пищевых продуктах
Статья научная
В статье рассмотрена проблема оценки качества пищевых продуктов и процесса их изготовления на примере определения массовой доли хлористого натрия в буженине. Соль является важным компонентом, содержание которого регламентировано стандартами и техническими регламентами и оказывает влияние на все виды показателей: органолептические, качественные и безопасности. Проанализированы стандартные методы отбора проб и определения массовой доли хлористого натрия - методы Мора и Фольграда, которые устанавливают среднее значение измеряемого показателя.В результате проведенных исследований предложена методика оценки распределения компонентов в пищевом продукте, основанная на втором законе Фика, который учитывает нестационарность потока и предусматривает возможность изменения потока атомов в процессе диффузии. В статье приводится математическое обоснование предлагаемой методики. Основанный на методиках, регламентированных стандартами, метод позволяет наглядно продемонстрировать, значения содержания компонента в массе продукта. Разработанный метод дает более полное представление о качестве продукции, позволяетсделать выводы о качестве процесса и причинах, влияющих на него. Данная информация позволит разработать комплекс мероприятий для обеспечения высокого уровня конкурентоспособности исследуемого пищевого продукта.
Бесплатно
Разработка модели принятия решения для постановки диагноза заболеваний на основе нечеткой логики
Статья научная
Целью исследования является компьютерная разработка системы поддержки принятия решений (СППР) на основе обработки статистических данных для диагностики заболеваний. Современный темп жизни практически не оставляет человеку времени для возможности обращения к врачу, порой даже когда человек заболевает. Применительно к медицинскому обслуживанию внедрение и распространение информационных технологий становятся все более востребовательными и актуальными. Визит к врачу занимает большое количество времени. На получение любой справки, не говоря уже о реальном обследовании с необходимостью общения с врачом, в некоторых лечебных учреждениях уходит масса времени, нервов и сил. Сегодня современный человек не может позволить себе нерациональное расходование времени. При появлении различных недомоганий у человека-пользователя возникает потребность в быстрой диагностике состояния здоровья. Здесь появляется проблема в том, чтобы вовремя распознать заболевание, назначить правильное лечение и все же заставить пользователя обратиться к врачу, к специалисту для обследования с помощью специальных медицинских технологий, продолжения диагностики и последующего лечения...
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована постановка задачи многокритериальной оптимизации рецептур продовольственных продуктов со сложным сырьевым составом и разработан алгоритм ее решения. Приводится описание модуля оптимизации рецептур в составе автоматизированной информационной системы. Демонстрируются примеры решения многокритериальной задачи оптимизации рецептур медовых паст, мясных паштетов и сырных продуктов
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована постановка задачи многокритериальной оптимизации рецептур продовольственных продуктов со сложным сырьевым составом и разработан алгоритм ее решения. Приводится описание модуля оптимизации рецептур в составе автоматизированной информационной системы. Демонстрируются примеры решения многокритериальной задачи оптимизации рецептур медовых паст, мясных паштетов и сырных продуктов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается актуальная проблема загрязненности атмосферного воздуха продуктами техногенного характера, негативно влияющими на экологию окружающей среды и представляющие угрозу для дальнейшего развития человечества и его существования. Одной из задач при решении обозначенной проблемы является своевременный, достоверный и оперативный контроль загрязненности окружающего воздушного пространства. Традиционные средства контроля, как правило, имеют серьезные ограничения в плане применения их над труднодоступными территориями. Кроме того, главными недостатками существующих на данный момент систем экологического мониторинга окружающей среды, способных производить пробоотбор в труднодоступных зонах воздушного пространства являются большая масса и низкая ветроустойчивость конструкций пробоотбора. В работе рассматривается беспилотный летательный комплекс, отличительной особенностью которого является применение автоматизированных пробоотборников, обладающих малыми габаритами и массой. Рассмотрены конструктивные особенности применяемых пробоотборников и комплекс технических средств для управления беспилотным летательным устройством в различных режимах.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается разработка сбивных хлебобулочных изделий, обогащенных пищевыми волокнами, минеральными веществами, витаминами (ретинолом, токоферолом, витаминами группы В), полиненасыщенными жирными кислотами путем применения ржаных и пшеничных отрубей и муки из цельносмолотого зерна пшеницы. Основным сырьем для обогащения сбивных хлебобулочных изделий являются отруби пшеничные и ржаные. Выбор ржаных и пшеничных отрубей в качестве обогатителя приготовляемого сбивного хлеба объясняется не только с точки зрения рациональности использования данного вторичного сырья, но и его богатым витаминно-минеральным составом. Отруби пшеничные содержат комплекс необходимых человеку витаминов группы В, в том числе B1, B2, B6, PP и других. Обнаружены также провитамин А (каротин) и витамин Е (токоферол). Отруби богаты минеральными веществами. Среди них - калий, магний, хром, цинк, медь, селен и другие микроэлементы. Благодаря такому составу отруби являются незаменимым диетическим продуктом. Они богаты нерастворимой клетчаткой и могут быть полезны для уменьшения риска развития рака толстой кишки. Ржаные отруби в своем составе содержат пищевые волокна, токоферол (витамин Е), тиамин В1, рибофлавин В2, пантотеновую кислоту В5, холин В4, никотиновую кислоту В3 и др. В отрубях богатый набор микроэлементов и макроэлементов, таких как железо, кальций, магний, фосфор, калий, цинк, йод, селен, хром и т.д. Введением в рацион отруби ржи способствуют профилактики и лечению атеросклероза сосудов, сахарного диабета и анемии. Они восстанавливают кровяное давление, снижают уровень сахара в крови и улучшают работу сердечно-сосудистой системы. Мука из цельносмолотого зерна пшеницы является основным источником в хлебе белка и крахмала, при этом сохраняя максимальную исходную пищевую ценность зерна, обогащает сбивной хлеб макро- и микронутриентами. Анализ химического состава муки из цельносмолотого зерна пшеницы, ржаных и пшеничных отрубей позволяет сделать вывод, что выбор данных видов сырья целесообразен для внесения в рецептуру сбивных хлебобулочных изделий, так как за счет их применения можно повысить содержание в хлебе не только основных нутриентов пищи, но и витаминов, минеральных и биологически активных веществ. В работе установлена математическая зависимость и причинно-следственная связь между технологическими параметрами приготовления теста и сбивного хлеба и их качеством. Определены рациональные дозировки ржаных и пшеничных отрубей в технологии обогащенного сбивного хлеба из муки цельносмолотого зерна пшеницы.
Бесплатно
Статья научная
Современное развитие пищевой промышленности сопровождается все более широким применением автоматизированных систем управления технологическими процессами. Предпосылками этого являются: рост мощностей предприятия; применение поточных и непрерывных способов производства; оснащение предприятий новым высокопроизводительным оборудованием; наличие современных технологических средств автоматизации. Широкое применение автоматизированных систем управления обуславливается значительным экономическим эффектом, который достигается благодаря: обеспечению заданных качеств вырабатываемых продуктов независимо от субъективных факторов; уменьшению потерь ценных продуктов; снижению трудоемкости процессов производства; повышению культуры производства. Основная задача автоматизированной системы управления – соблюдение технологического регламента, определяющего допустимые диапазоны изменения технологических параметров процесса (температуры, расхода, состава продукта), производительности оборудования, качественных показателей процесса...
Бесплатно
Разработка системы телемониторинга больных
Статья научная
Сердечная недостаточность – современная проблема общества, у лиц достигших преклонного возраста, характеризуется следующими проблемами, что приводит к потере трудоспособности и очень пагубно влияет на качество жизни у большинства людей. Не смотря на последние достижения науки в медицине с применение различных компьютерных технологий, в том числе поэтапного усовершенствования и постоянной модернизации медицинские центры принявших в рамках развития модернизаций клиник и оборудований, изучения у людей, страдающих болезнью от этого недуга, остается по-прежнему на данной стадии развития. Эта проблема является одной из часто возникающих у людей от 45 до 65 лет, тягостных и трудноизлечимых осложнений всей сердечнососудистой системы. Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) по частым госпитализациям находится на третьем месте и на первом месте у лиц старше 65 лет. В возрастной категории у лиц старше 45 лет постоянно заболеваемость увеличивается в два раза каждые последующие 10 лет. Денежные затраты на лечение хронической сердечной недостаточностью в западных странах составляют до 2% от всех вложенных средств медицинского бюджета. В период мировой экономической нестабильности это является основной проблемой. Особо актуальна большая часть расходов стала на вопрос числа заболеваний сердечно сосудистого тракта. Можно сказать, что порядка 65 процентов расходов ложится на госпитализацию. В нашей стране число зафиксированных случаев превысило 4 млн. и ежегодно фиксируются новые случаи выявленных заболеваний. У людей в пожилом возрасте показатели больных в 2 раза выше. Количество ежегодно зафиксированных случаев летального исхода превышает полмиллиона случаев в год. Данные цифры говорят о серьезной проблеме ХСН и ставят вопрос патогенеза, профилактики лечение сердечно сосудистых заболеваний в современной кардиологии.
Бесплатно
Статья научная
При полимеризации бутадиена со стиролом основным фактором, ограничивающим производительность каскада реакторов, является теплосъем. При этом время пребывания мономеров в реакторе значительно превышает время, которое на основании кинетических закономерностей необходимо для завершения процесса. С целью увеличения производительности осуществляется распределение шихты по реакторам каскада. Необходимо распределить поток шихты по реакторам каскада таким образом, чтобы образующийся полимер имел одинаковую вязкость на выходе из каждого реактора. Разработан алгоритм распределения шихты по реакторам каскада с учетом параметров синтеза (температуры в реакторе, приведенной скорости подачи шихты, соотношения модификатора и инициатора в комплексе), количества реакторов и заданной динамической вязкости. В соответствии с разработанным алгоритмом проведен расчет скоростей подачи шихты в каждый реактор каскада. Показано, что расход шихты в каждый полимеризатор зависит от общей производительности установки и от количества реакторов в каскаде. Представленный алгоритм распределения исходной шихты по реакторам каскада позволяет обеспечить максимальную производительность установки и заданное качество получаемого полимера. С целью определения степени превращения мономеров и температурного режима протекания процесса полимеризации при рассчитанной скорости подачи шихты в первый полимеризатор каскада осуществлен расчет основных технологических параметров процесса полимеризации в режиме реального времени с использованием математической модели. Анализ результатов моделирования показывает, что в течение первого часа концентрация мономеров не превышает 0,085 моль/л, что соответствует степени превращения мономера 99 %, при этом температура в реакторе соответствует оптимальному режиму - от 65 до 85 0C.
Бесплатно
Распространение волн в двухфазной упруговязкопластической пористой среде
Статья научная
В данной статье изучается поведение слабых разрывов в насыщенной жидкостью двухфазной пористой среде, где для одной из фаз выполняются условия пластичности Треска
Бесплатно
Расчет и анализ рейтинга научных периодических изданий
Статья научная
В статье рассматривается задача построения агрегированных рейтингов журналов по пищевой промышленности. В качестве исходных данных использовались упорядочения семнадцати журналов по четырем библиометрическим показателям (SCIENCEINDEX, пятилетний импакт-фактор РИНЦ с учетом переводной версии без самоцитирования, индекс Хирша за 10 лет и индекс Херфиндаля), которые используются в научной электронной библиотеке elibrary.ru.Рассматриваемая постановка задачи относится к многокритериальным задачам принятия решений. Так как библиометрические показатели учитывают различные аспекты журналов, то упорядочения (ранжирования) журналов по этим показателям отличаются друг от друга.Классическим подходомк решениюзадач подобного типа является подход, основанный на построении тем или иным способом обобщенного критерия в виде аддитивной свертки. Однако применение данного подхода требует соблюдение ряда регулярных условий, которые не всегда могут выполняться при решении практических задач. Показана возможность сведения рассматриваемой постановки в виде многокритериальной задачи принятия решений к задаче коллективного выбора. Агрегированные рейтинги рассматриваемых журналов рассчитывались с помощью трех правил правил коллективного выбора – процедуры Борда, процедуры Коупленда и эвристической процедуры построения медианы Кемени. На основе коэффициента ранговой корреляции Спирмена определены количественные оценки степени близости построенных в работе ранжирований журналов. В частности, рассчитанные на основе процедуры Борда и на основе медианы Кемени агрегированные рейтинги рассматриваемых в работе журналов полностью совпали. Полученные результаты показали, что построенные агрегированные упорядочения журналов на основе правил коллективного выбора хорошо согласуются с используемыми в научной электронной библиотеке eLIBRARY библиометрическими показателями.
Бесплатно
Расчёт и моделирование цифровой робастной системы управления связанным нестационарным объектом
Статья научная
Рассматривается синтез робастной цифровой системы управления многосвязным нестационарным объектом на примере процесса получения аммиака. Приводятся сравнительные результаты моделирования дискретной системы управления с использованием трёх различных критериев оптимизации. Описание системы представлено в передаточных функциях вход-выход. Полученные результаты распространяются на класс многосвязных несимметричных объектов управления.
Бесплатно
