Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1048
Статья научная
Предлагается алгоритм решения задачи управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя, в котором эта задача формулируется как задача оптимального адаптивного терминального управления для соответствующей линейной дискретной динамической системы. Для этого исходная нелинейная непрерывная система, описывающая динамику объекта управления, линеаризуется относительно заданной опорной траектории и затем дискретизируется согласно требованиям к процессу управления, в результате чего сформированная аппроксимирующая модель представляет собой систему векторно-матричных рекуррентных соотношений. В аппроксимирующей системе учитываются все ограничения, наложенные на фазовый вектор и вектор управления, и, кроме того, предполагается, что эти ограничения имеют вид выпуклых, замкнутых и ограниченных многогранников с конечным числом вершин в соответствующих векторных пространствах. В работе формулируются задачи оптимального программного и адаптивного терминального управления для сформированной линейной дискретной динамической системы. На основе решения конечной последовательности задач оптимального программного терминального управления для аппроксимирующей линейной модели предлагается рекуррентный алгоритм оптимального адаптивного терминального управления исходной нелинейной динамической системой. При реализации алгоритма оптимального программного терминального управления используется аппарат построения и анализа областей достижимости, реализованный при помощи общего алгебраического рекуррентного метода построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем с несколькими его модификациями, направленными в основном на снижение вычислительной сложности и, как следствие, на увеличение его быстродействия. Эффективность разработанного алгоритма оптимального адаптивного терминального управления демонстрируется на численном модельном примере оптимизации адаптивного управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается алгоритм решения задачи управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя, в котором эта задача формулируется как задача оптимального адаптивного терминального управления для соответствующей линейной дискретной динамической системы. Для этого исходная нелинейная непрерывная система, описывающая динамику объекта управления, линеаризуется относительно заданной опорной траектории и затем дискретизируется согласно требованиям к процессу управления, в результате чего сформированная аппроксимирующая модель представляет собой систему векторно-матричных рекуррентных соотношений. В аппроксимирующей системе учитываются все ограничения, наложенные на фазовый вектор и вектор управления, и, кроме того, предполагается, что эти ограничения имеют вид выпуклых, замкнутых и ограниченных многогранников с конечным числом вершин в соответствующих векторных пространствах. В работе формулируются задачи оптимального программного и адаптивного терминального управления для сформированной линейной дискретной динамической системы. На основе решения конечной последовательности задач оптимального программного терминального управления для аппроксимирующей линейной модели предлагается рекуррентный алгоритм оптимального адаптивного терминального управления исходной нелинейной динамической системой. При реализации алгоритма оптимального программного терминального управления используется аппарат построения и анализа областей достижимости, реализованный при помощи общего алгебраического рекуррентного метода построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем с несколькими его модификациями, направленными в основном на снижение вычислительной сложности и, как следствие, на увеличение его быстродействия. Эффективность разработанного алгоритма оптимального адаптивного терминального управления демонстрируется на численном модельном примере оптимизации адаптивного управления расходом топлива жидкостной двигательной установки первой ступени ракеты-носителя. Данная работа является второй частью статьи.
Бесплатно
Алгоритм оптимального управления замкнутой системой рынка труда на заданном временном интервале
Статья научная
Соотношение спроса и предложения на рынке труда - один из важнейших критериев эффективности функционирования экономической системы на макроуровне. Решение вопросов управления и прогнозирования динамики кадров на рынке труда является важным в силу того, что качество продукции напрямую зависит от уровня квалифицированности рабочей силы. Повышение эффективности кадровой политики работодателей требует разработки новых инструментов управления и прогнозирования динамических процессов рынка труда на макро- и микроуровнях. Рассматривается задача оптимального управления предложенной ранее замкнутой системой рынка труда. Сформулирована в общем виде задача оптимального управления системой, описываемой системой нелинейных дифференциальных уравнений. Цель исследования: нахождение кусочно-постоянных значений управления, при которых соотношение «цена - качество» на рынке труда будет максимальным в течение ближайших трёх лет.
Бесплатно
Алгоритм оценки состояния термопреобразователя сопротивления с использованием тестовых воздействий
Статья научная
Рассматривается применение тестовых воздействий для оценки состояния термометра сопротивления. Предложенный алгоритм позволяет оценивать изменение характеристик термометра сопротивления (ТС) в режиме реального времени, существенно уменьшить погрешность измерений, обусловленную изменением метрологических характеристик СИ в процессе эксплуатации.
Бесплатно
Алгоритм поддержки принятия решений в управлении качеством изготовления кабельной изоляции
Статья научная
Рассматривается проблема управления качеством изготовления кабельной изоляции на микроуровне. Существующий подход, представленный методом сканирования, в данной области не является достаточно эффективным, так как не позволяет лицу, принимающему решение (ЛПР), адекватно оценивать образующиеся экономические издержки. Для решения данной проблемы был разработан алгоритм, позволяющий оптимизировать данный процесс. В качестве критерия оптимальности использовался выигрыш, рассчитываемый как разница между экономическим эффектом, образующимся в результате регулирования параметров технологического процесса, и стоимостью управления. В свою очередь оценки экономического эффекта и стоимости управления производились на базе математического аппарата теории нечетких множеств и нечеткой логики, что позволило адаптировать модель принятия решений к индивидуальным особенностям предприятий отрасли. Преимуществом разработанного алгоритма также является его абсолютная сходимость, не дающая ему зацикливаться в процессе оптимизации. Представлены результаты численного моделирования, в ходе которого было проведено порядка ста экспериментов по управлению качеством кабельной изоляции с применением разработанного инструмента оптимизации. Результатом моделирования является зависимость усредненных значений исследуемого критерия от номера испытания, которая подтверждает адекватность разработанных информационно-аналитических и управленческих решений. Найденное решение соответствует экстремуму целевой функции и является оптимальным. В сравнении с существующим подходом принятия решений в данной области экономический выигрыш составил 14,68 %. При этом в зависимости от экономических оценок производительности и стоимости управления результаты существующего метода сканирования и описываемого алгоритма могут совпадать, однако в общем случае последний дает лучшие результаты.
Бесплатно
Статья научная
Излагается новый метод принятия решений в диалоговых системах управления многостадийными технологическими процессами производства композиционных изделий в условиях неопределенности, основанный на аппроксимации гиперпараллелепипедами областей взаимопоглощения линий равного значения целевой функции в плоскости режимных параметров.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время используется множество методов для подавления артефактов компьютерной томографии (КТ). Обычно методы приходят из научных кругов или из промышленности. Для ознакомления с методами можно найти отчеты об исследованиях или прослушать доклады на конференциях. Значительная часть методов борьбы с артефактами, тем не менее, является патентованным средством или засекреченной технологией, и не является доступной широкому кругу.Предложен алгоритм фильтрации изображений медицинской рентгеновской компьютерной томографии с адаптацией размеров апертуры и метода фильтрации к локальным характеристикам изображения. Алгоритм реализован в виде программного обеспечения и апробирован на проекционных данных томографических изображений. Приведено описание алгоритма и формул, лежащих в его основе. Оценена погрешность, даваемая алгоритмом, приведено сравнение с существующими методами фильтрации.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Алгоритм численного решения задачи Шоуолтера-Сидорова для систем леонтьевского типа
Статья научная
В статье рассмотрено решение задачи Шоуолтера-Сидорова для систем леонтьевского типа с необратимым оператором при производной. Рассмотрение начальных данных Шоуолтера-Сидорова позволяет расширить спектр практического применения модели. Предложен алгоритм ее численного решения, исследована сходимость.
Бесплатно
Алгоритм энергосберегающего управления тепловым режимом здания в условиях неопределенности
Статья
Бесплатно
Алгоритмизация оперативного управления производством
Статья научная
Решается задача оперативного управления производством, а именно календарного планирования. Для реализации процедур составления расписания выбран подход, комбинирующий различные алгоритмы теории расписаний для поставленной задачи. Он позволяет сформировать решения за приемлемое время. Предложен эффективный алгоритм диспетчеризации (составления расписания), который позволяет решить задачу в заданных условиях, учитывающий технологические особенности процессов на ООО «УралПак». Результатом его работы является расписание, близкое к оптимальному, часто и оптимальное. Этот вопрос решался путем составления нескольких расписаний (выбор количества альтернативных расписаний зависел от размерности исходных данных), а затем из полученного списка выбиралось расписание наилучшее в смысле выбранных критериев. При оценке эффективности алгоритма, в смысле составленного расписания, было выбрано в качестве показателя отношение времени ожидания очередной операции некоторым станком к общему времени выполнения заданий.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется разделение данных для обучения нейронной сети на обучающие и тестовые в различных пропорциях друг к другу. Ставится вопрос о том, насколько качество распределения данных и их правильность аннотирования могут повлиять на конечный результат построения модели нейронной сети. В работе исследуется алгоритмическая устойчивость обучения глубокой нейронной сети в задачах распознавания микроструктуры материалов. Исследование устойчивости процесса обучения позволяет оценить работоспособность нейросетевой модели на неполных данных, искаженных на величину до 10 %. Цель исследования. Исследование устойчивости процесса обучения нейронной сети при классификации микроструктур функциональных материалов. Материалы и методы. Искусственная нейронная сеть является основным инструментом, на базе которого производятся исследования. Используются разные подтипы глубоких сверточных сетей, такие как VGG и ResNet. Обучение нейросетей ведется с помощью усовершенствованного метода обратного распространения ошибки. В качестве исследуемой модели используется замороженное состояние нейронной сети после определенного количества эпох обучения. Произведено случайное распределение количества исключаемых из исследования данных для каждого класса в пяти различных вариантах. Результаты. Исследован процесс обучения нейронных сетей. Проведены результаты вычислительных экспериментов по обучению с постепенным уменьшением количества исходных данных. Исследованы искажения результатов вычисления при изменении данных с шагом в 2 процента. Выявлен процент отклонения, равный 10, при котором обученная нейросетевая модель теряет устойчивость. Приведены промежуточные результаты вычисления до исследования устойчивости модели обучения. Заключение. Полученные результаты означают, что при установленном количественном или качественном отклонении в обучающем или тестовом множествах результатам, которые получаются с помощью обучения сети, вряд ли можно доверять. Хотя результаты данного исследования применимы для частного случая, т. е. задачи распознавания микроструктуры с помощью ResNet-152, авторы предлагают более простую методику исследования устойчивости нейросетей глубокого обучения на основе анализа тестового, а не обучающего множества.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Приведены алгоритмы 3d-компьютерного геометрического моделирования на примере задачи совмещения заданной параболы и однополостного эллиптического гиперболоида. Рассмотрено геометрически точное решение этой задачи в частном случае. Для общего случая решение получено на основе 3d-алгоритмов и построения модели по типу «черного ящика».
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматривается автоматизация процессов планирования ремонтно-технического обслуживания паровых котлов теплоэлектростанций. Автоматическое планирование осуществляется на основе приоритетного подхода с учетом вводимых факторов регламентной периодичности и продолжительности по видам проводимых ремонтов (капитальный, средний, текущий). При этом предусматривается корректировка полученных проектов графиков специалистами станций в автоматизированном режиме. Приводятся результаты формализации ограничений, которые необходимо учитывать при расстановке ремонтов, в том числе ограничений, задаваемых для различных станций и различных типов агрегатов, а также ограничений, задаваемых на пересечение агрегатов в рамках одной станции. Также алгоритм предусматривает учет дней, в течение которых проведение определенного вида ремонтных работ нежелательно. Предложены способы реализации данных ограничений с учетом равномерного распределения ремонтов в течение года.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматривается автоматизация процессов планирования диагностических обследований металла паровых котлов. Приводятся результаты формализации критериев отбора элементов, а также описываются модули, определяющие решение об отборе элементов агрегатов в программу диагностирования. Описывается алгоритм автоматизированного формирования программ диагностики на основе шаблонов программ, которые наполняются данными на подготовительном этапе работы перед повседневной эксплуатацией программного комплекса. Предложен общий порядок работы программного комплекса, включающий в себя цикличное выполнение последовательности операций ввода данных о последнем проведенном техническом диагностировании и разработку новой программы предстоящих обследований на основе ранее введенных данных.
Бесплатно
Статья научная
С развитием электронных систем управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается. В настоящее время всё большее распространение получают системы электропривода переменного тока на базе асинхронного двигателя. Это обусловлено высокой надежностью, простотой конструкции и относительно малой стоимостью асинхронных двигателей, а также стремительным развитием силовой преобразовательной техники, позволяющей создавать различные виды полупроводниковых преобразователей и надежных источников питания. В большинстве случаев система векторного управления строится для предварительно намагниченного электропривода. В данной статье рассмотрен синтез системы векторного управления асинхронным двигателем без предварительного намагничивания, а также рассмотрены алгоритмы векторного управления электромеханического дебалансного вибромодуля без предварительного намагничивания АДКЗР. Цель исследования. Разработать структуру управления асинхронным двигателем дебалансного вибромодуля. Ввести звено деления в структуру управления. Синтезировать регулятор скорости, потокосцепления ротора и двух составляющих тока статора. Скомпенсировать действие ЭДС в каналах поперечной и продольной оси. Обеспечить в системе управления возможность реверса электрической машины. Реализовать моделирование полученной системы и провести исследование полученных результатов, получив динамические характеристики. Методы. Система векторного управления строится в виде канала стабилизации модуля потокосцепления ротора и канала управления скоростью вращения ротора. Для достижения необходимого результата введем нелинейный регулятор типа звена деления в структуру управления. Это позволит преобразовать нелинейную структуру в линейную. Скомпенсируем действие ЭДС в каналах поперечной и продольной оси. Реализовав моделирование полученной системы, проведем исследование полученных результатов, получив динамические характеристики. Результаты. Структурное моделирование будет проведено в программном пакете MATLAB/Simulink. В целях сравнительной оценки результатов синтеза системы управления с регулятором момента в виде звена деления будет также синтезирована система подчиненного регулирования, обладающая аналогичными параметрами силовой части. Заключение. Выбор в качестве выходной координаты момента двигателя позволяет существенно упростить математическую модель асинхронного двигателя. Кроме особенностей математической модели асинхронного электродвигателя в настоящей работе требуется учитывать особенности вибромодуля как нагрузки. В данном случае можно выделить две главные особенности - большой момент инерции маховых масс электропривода, а также синусоидальную зависимость момента сопротивления от угла поворота ротора.
Бесплатно
Статья научная
Использование алгоритмических методов коррекции погрешности в интеллектуальных датчиках давления предполагает знание функции преобразования измерительного преобразователя. Авторами разработаны алгоритмы выбора и обоснования моделей функций преобразования. Применение этих алгоритмов дает возможность находить наилучшие функции преобразования для датчиков давления разного конструктивного исполнения.
Бесплатно
Статья научная
Использование алгоритмических методов коррекции погрешности в интеллектуальных датчиках давления предполагает знание функции преобразования измерительного преобразователя. Авторами разработаны алгоритмы выбора и обоснования моделей функций преобразования. Применение этих алгоритмов дает возможность находить наилучшие функции преобразования для датчиков давления разного конструктивного исполнения.
Бесплатно
Алгоритмы измерения уровня жидкости в закрытом резервуаре
Статья научная
Рассмотрен принцип работы радиолокационного уровнемера. Описаны два метода определения расстояния - импульсный и частотный. Приведены структурные схемы дальномеров, функционирующих на основе указанных методов.
Бесплатно
