Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника
Все статьи: 1048
Протокол маршрутизации для ad-hoc сетей
Статья научная
В статье описывается метод существенного повышения защищенности протоколов маршрутизации ad-hoc сетей от внешних воздействий. Ad-hoc сети - это относительно новое направление, предполагающее построение самоорганизующихся вычислительных сетей на базе беспроводных технологий. Изложенный в статье метод позволяет существенным образом повысить устойчивость алгоритмов маршрутизации от внешних воздействий, при этом, практически не увеличивая вычислительную сложность и объем служебного трафика.
Бесплатно
Процедура оптимизации режимов вельц-процессов
Краткое сообщение
Рассмотрен общий вид экстремальных характеристик режимов вельц-печи. Дан метод идентификации указанных характеристик по статистическим данным эксплуатации. На основе построенных характеристик предложена процедура оптимизации режима вельц-процесса, состоящая в удержании дутья на траектории крутого восхождения, движении по траектории крутого восхождения и реверсе движения в случае снижения эффективности вельц-процесса. Предложенная процедура позволит достичь максимальной производительности вельц-печи при минимизации затрат.
Бесплатно
Статья научная
Приведено обоснование радиовибрационного механизма взаимодействия биологической ткани организмов с электромагнитными полями и излучениями. В его основе лежат обменные процессы межклеточного ионного взаимодействия в электромагнитных полях эндогенного и экзогенного природного происхождения. Его использование позволяет дать биофизическую интерпретацию результатов ранее проведенных экспериментальных исследований по оценке противовоспалительного действия электромагнитных излучений природного происхождения при лечении широкого спектра заболеваний человека. Широкое внедрение нового поколения разработанных аппаратно-программных средств в мировую систему здравоохранения позволит значительно ослабить современные проблемы антибиотикотерапии.
Бесплатно
Радиопрозрачность ионизованной оболочки, образующейся вокруг гиперзвукового объекта в мезосфере
Краткое сообщение
Рассматриваются основные свойства ионизированной газовой оболочки, образующейся вокруг объектов, движущихся в мезосфере с гиперзвуковой скоростью с целью определения частотного диапазона для радиосвязи. Ионизация осуществляется за счёт энергии ударной волны. Толщина переходного слоя определяется межмолекулярными расстояниями. Предельное сжатие связано с адиабатой Гюгоньо и зависит от количества степеней свободы - для двухатомного газа равно 6. Оставшаяся при торможении энергия идёт на нагрев газа в ударной волне и, согласно Саха, на ионизацию. Температурное поле оболочки с учётом коэффициента теплопереноса на порядок выше температуры поверхности объекта. Вблизи носовой части, перегрев которой, например, для Бурана достигает 1400 °С, температура газа превышает 10 000 °С - это на высоте 63 км при скорости 17 махов. В оболочке находится ионизованный газ - трёхкомпонентная среда атомов (молекул), ионов и электронов с малой степенью ионизации. Основными характеристиками являются частота столкновений электронов с атомами и плазменная частота. Если плазменная частота превышает частоту столкновений, то среда является газовой плазмой. Если частота столкновений превышает значение плазменной частоты, то газ не достигает плазменного состояния. Плазменная частота является критической: выше критической частоты в газовая плазме преобладают диэлектрические свойства, а до критической частоты - преобладают проводящие свойства. Плазменная оболочка радиопрозрачна, если значение скин-слоя превышает нормальную к корпусу толщину оболочки. Расчёты и модельные испытания показывают, что прозрачность радиоканала обеспечивается в сантиметровом диапазоне, где f > 9 ГГц.
Бесплатно
Статья научная
На основе анализа проблем крупных промышленных корпораций, а также используемых на практике методов и моделей их стратегического развития сформулирован комплекс научных положений по формированию стратегических императивов и вариантов развития производственных компаний на новых территориях. Представлены концептуальные основы подобного развития на основе геосетевого подхода. Приведены постановка задачи и математическая модель оценки выбора новых мест дислокации предприятий на территории не только нашей страны, но и других государств.
Бесплатно
Развитие методов и моделей управления деятельностью высших учебных заведений
Краткое сообщение
Вопросы развития методов, моделей и механизмов управления деятельностью высших учебных заведений в условиях противостояния стран Запада и России приобрели особую значимость. Эти внешние воздействия на органы государственной власти, предприятия, учреждения и организации субъектов РФ недопустимо не учитывать в развитии вузовской науки и ее участия в оценке эффективности деятельности всех хозяйствующих субъектов на территории региона. Развитие отечественных учреждений высшего образования нуждается в новых подходах, концепциях, методах и моделях либо существенной трансформации тех, которые сегодня используются на практике. Цель работы состоит в создании комплекса механизмов, методов и моделей повышения эффективности управления деятельностью высших учебных заведений и их более грамотного взаимодействия с органами государственной власти и управления, а также промышленными предприятиями и организациями, дислоцированными на территории региона.
Бесплатно
Статья научная
Анализ современных технологий, методов и моделей, используемых в различного рода организационных и корпоративных структурах, убедительно доказывает, что совершенствование подготовки и принятия решений по управлению этими структурами осуществляется в настоящее время в основном на базе зачастую устаревших и не вполне соответствующих современным возможностям вычислительной техники, а также информационного, программного и математического обеспечения разработок. В статье показано, что в современных условиях глобальной нестабильности в мире возникает необходимость использования адекватных методов анализа данных и подготовки принятия управленческих решений по развитию организационных и корпоративных структур. Представлены предложения и рекомендации по совершенствованию процессов аналитической обработки данных, извлечения полезной информации из больших объемов данных, находящихся в соответствующих организационных и корпоративных системах, а также предложены адекватные математические модели и алгоритмы, которые с успехом могут быть использованы для повышения качества управленческих решений руководством компаний. Целью исследования является формирование методов и моделей анализа стратегических альтернатив по развитию организационных и корпоративных систем с использованием концепции больших данных, технологий извлечения необходимой информации из имеющихся банков данных и др. Материалы и методы. Методы исследования базируются на современных информационно-аналитических технологиях, методах data science и разработанных авторами моделях анализа стратегических альтернатив по развитию организационных и корпоративных систем. Результаты. Представленные в статье научные положения и разработки можно использовать для повышения эффективности управления в различных информационно-аналитических системах для разнообразных управленческих структур. Заключение. Результаты исследования, изложенные в данной статье, дают возможность производить качественный анализ данных, моделировать варианты работы организационных и корпоративных структур в оперативном режиме, что позволяет повысить эффективность управления их развитием на основе сравнения альтернативных вариантов управленческих решений.
Бесплатно
Развитие подходов к управлению и организации движения транспорта в крупных городах
Статья научная
Рассматривается история создания светофора, автоматическое регулирование его работы. Затронута история развития математических моделей транспортных потоков и их классификация. Показаны достоинства и недостатки бессветофорной организации дорожного движения, а также описаны основные способы информирования участников дорожного движения.
Бесплатно
Развитие умных технологий в управлении регионами России в современных условиях
Статья научная
В связи с крайним обострением военной, политической и экономической ситуации в мире, введением Соединенными Штатами Америки и другими странами Запада различного рода санкций против нашей страны управление развитием регионов, агломераций и городов, а также промышленных предприятий и корпораций, расположенных на их территориях приобретает особо важное значение. Цель работы. Решению задачи повышения эффективности управления субъектами Российской Федерации, а также промышленными предприятиями, дислоцированными на их территориях, посвящена тема данной статьи, и является целью научных разработок, представленных в данной статье. Материалы и методы. На основе анализа работ в области создания умного управления в регионах России, а также нормативной подосновы, на которой базируются эти разработки, показаны недостатки сложившейся практики внедрения умного управления в субъектах РФ и предложен комплекс научно-практических положений по вопросам развития умного управления в регионах страны. При этом стратегии развития умного управления в регионах формируются с учетом и во взаимосвязи концепций и проектов умного управления в конкретных регионах. Результаты. Представлен целостный комплекс научных положений и разработок авторов данной статьи, позволяющий существенно повысить эффективность стратегического развития умных технологий в управлении отечественными регионами. В значительно изменившихся условиях ведения бизнеса, связанного с преодолением последствий санкций Соединенных Штатов Америки и других стран Запада, а также обострением отношений между политическими конкурентами в мире, особое значение приобретают технологии и алгоритмы формирования стратегий развития умных предприятий в отечественных регионах. Приведены основные адекватные методы повышения эффективности стратегического и оперативного управления промышленными предприятиями в этих новых условиях. Заключение. Показано, что создание стратегии умного управления в регионах Российской Федерации следует осуществлять в соответствии с комплексом научных положений, методов и алгоритмов, представленных в данной статье. Кроме того, приведены материалы и разработки, на основе которых промышленные предприятия могут формировать основные приоритеты по собственному стратегическом развитию в новых условиях хозяйственной деятельности.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены современные тенденции и параметры внешней среды относительно информационной электронной образовательной среды вуза. Рассмотрены современные средства контроля со стороны государства. В частности, информационная система для удаленного конт-роля соблюдения требований законодательства в части обеспечения информационной открытости деятельности образовательных организаций. Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки контролирует вуз в режиме реального времени на предмет соответствия контентного содержимого сайта как отображения различных параметров функционирования вуза, в том числе, образовательного процесса на предмет соответствия правовому полю Российской Федерации. Таким образом, становится актуальным создание математической модели управления визуализацией параметров на сайте вуза, а, как следствие - интегрирование образовательного процесса в электронную информационно-образовательную среду. Далее представлена данная математическая модель, а также электронная среда в виде вертикально-интегрированных web-сайтов преподавателя, кафедры, института и университета. Рассмотрены технические аспекты реализации системы.
Бесплатно
Разработка автоматизированной системы управления для учебного лабораторного стенда
Статья научная
Учебный лабораторный стенд создан для имитации работы прямоточного котла с целью изучения гидравлических и теплофизических процессов, происходящих в таких устройствах. Изучив гидродинамику теплоносителя в цилиндрическом сложнонавитом змеевике, можно повлиять на паропроизводительность котла, улучшить его энергоэффективность. В учебных целях обучающийся может изучить режимы течения жидкости и воздуха, научиться управлять электрооборудованием, освоить работу запорно-регулирующий арматуры и проборов для измерения расхода, температуры и давления. Цель работы заключается в проектировании, создании и запуске учебного лабораторного стенда, который позволяет воспроизвести гидравлический и аэродинамический режимы работы прямоточного парового котла змеевикового типа без нагрева теплоносителя. Материалы и методы. Для проектирования была принята за основу модель реального парового котла змеевикового типа и адаптирована под условия эксплуатации для проведения лабораторных работ. Результаты. В качестве результата представлены тепломеханические схемы гидравлической и аэродинамической систем, алгоритм работы гидравлической системы, схема автоматизации, а также перечень подобранного оборудования и фото собранного лабораторного стенда. Заключение. Современные приборы автоматизации могут позволить снять показания теплоносителя и воздуха с высокой точностью, а также передать экспериментальные значения на персональный компьютер для сохранения и последующего анализа данных. Учебный лабораторный стенд позволит провести углубленное изучение гидравлических и аэродинамических процессов в прямоточном паровом котле змеевикового типа, процессы изменения и возникновения ламинарного и турбулентного режимов, а также их влияние на повышение энергоэффективности рассматриваемых котлов, а в перспективе и на отдельное теплообменное оборудование.
Бесплатно
Разработка автономного устройства длительного ЭКГ-мониторирования
Краткое сообщение
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) заболевания сердечно-сосудистой системы являются важнейшим фактором, снижающим среднюю продолжительность жизни человека. Многие заболевания излечимы или контролируемы, если их своевременно диагностировать. Статья посвящена разработке автономного носимого устройства длительного ЭКГ-мониторирования. Необходимость длительного мониторирования обусловлена невозможностью обнаружения некоторых заболеваний сердца, в частности некоторых типов аритмии, за время стандартного суточного (24-48 ч) холтеровского обследования. Рассмотрены основные аспекты разработки, описаны ключевые узлы устройства и предложена радиоэлементная база, описан алгоритм работы программного обеспечения микропроцессора. Технические требования при проектировании устройства были установлены, исходя из возможных сценариев использования и пожеланий со стороны кардиологов. Полученный опытный образец был апробирован, технические наработки могут быть использованы при серийном производстве.
Бесплатно
Разработка алгоритма адаптивной оценки продолжительности выполнения проектных задач
Статья научная
В статье рассматривается проблема недооценки или переоценки времени выполнения задач в компании. Произведена выгрузка задач из системы управления проектами. Определены основные причины неправильного оценивания, которые связаны с тем, что оценку задач проводит только руководитель компании и при этом не учитывается проект, по которому выполняется задача, и сотрудник, который ее выполняет. Цель исследования: повышение точности оценки продолжительности выполнения задач с учетом выбранного сотрудника и проекта, по которому выполняется задача. Материалы и методы. Для повышения точности оценки продолжительности задач была разработана модель, описывающая процесс постановки задач и работы над задачами. Для корректной постановки задачи были определены управляемые, неуправляемые внешние факторы и внутренние параметры рассматриваемой системы, сформулирован критерий точности оценки продолжительности выполнения задачи. Проведен анализ исходной ситуации, вычисленная точность оценки составила 1,26. В процессе анализа были выделены 3 категории и 33 типа задач. Произведен выбор экспертов в группы для оценки времени выполнения задач разных типов. Вычислены коэффициенты компетентности каждого эксперта. Рассчитана оценка времени выполнения каждого типа задачи с учетом веса значимости голоса экспертов. Сделан вывод, что экспертная оценка не в полной мере решает поставленную проблему. Предложен алгоритм адаптивной оценки продолжительности выполнения задач, в основу которого входит время, вычисленное экспертами, с учетом личных коэффициентов сотрудников, выполняющих поставленную задачу. Составлена трехмерная матрица весовых коэффициентов, в которой учитывается проект, тип задачи и сотрудник, который будет выполнять задачу. Соответствующие коэффициенты матрицы регулярно обновляются после выполнения задач, что позволяет учитывать индивидуальные особенности каждого сотрудника и отслеживать прогресс в скорости выполнения однотипных задач. Ввиду специфики работы в компании при расчете коэффициентов был введен параметр «забывания», позволяющий увеличивать планируемое время выполнения задачи ввиду давности работы над проектом. Результаты. Представленный алгоритм был реализован в существующей системе управления проектами. Разработанная система пытается адаптироваться под личные особенности каждого сотрудника и как можно более точно оценить лично его время выполнения какой-либо задачи. Предложенный алгоритм адаптивной оценки работал в течение 3 месяцев, за которые было выполнено более 2000 задач. Вычисленная точность оценки составила 0,74. Улучшение точности составило 41 %. Заключение. Разработанный алгоритм и модуль для системы управления проектами позволил существенно повысить точность определения времени выполнения каждой задачи в системе управления, время на оценку задач уменьшилось до нескольких секунд за счет возможности оценки любым из сотрудников, а также улучшился процесс декомпозиции задач. В дальнейшем планируется добавить систему автоматического определения типа задачи.
Бесплатно
Разработка алгоритма оценки надежности блока управления прибора активного контроля
Статья научная
Рассмотрена методика испытаний опытного образца прибора активного контроля с оценкой стандартных показателей надежности и предложена методика оценки надежности на основе статистического регулирования технологического процесса.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается вычислительный алгоритм решения обратной задачи рентгеновской томографии по реконструкции внутренней структуры микрообъектов в ближнем зоне Френеля с применением голографических методов визуализации объемных изображений. Голографические методы не дают прямого решения задачи по реконструкции внутренней структуры объекта. Они могут только решить задачу объемного отображения некоторой поверхности объекта. Однако, используя данные по поглощению рентгеновского излучения объекта и фазоконтрастных голографических сигналов в ближней зоне Френеля, показана возможность получения объемного голографического изображения внутренних слоев объекта. Решение этой сложной задачи потребовало использование трeхмерного (3D) преобразования Радона внутренней функции объекта и двухмерного (2D) преобразования Радона фазоконтрастной голографической проекции. Был получен алгоритм реконструкции фазоконтастных томографических изображений внутренней структуры объекта и на основании его разработан вычислительный алгоритм для практической реконструкции объемных томографических изображений внутренней структуры микрообъектов. Результаты исследований были подтверждены математическим моделированием алгоритма реконструкции объемных изображений. Для чего, была разработана математическая модель тестового фантома и для него смоделированы фазоконтрастные проекции с последующей реконструкцией по ним фазоконтрастных томографических изображений томографическими методами с использованием разработанного авторами программного реконструктора. Разработан компактный алгоритм реконструкции фазоконтрастных томографических изображений для экспериментальных установок по исследованию малоразмерных биологических объектов, когда для получения фазоконтрастных проекций осуществляется два массива измерений: измерения яркости от объекта на детекторе в ближней зоне Френеля и измерения от объекта на детекторе в зоне поглощения. Практическое применение разработанного подхода в получении фазоконтрастных томографических изображений томографическими методами может найти для исследования микрообъектов, где требуется высокое разрешение на изображении, чем при применении классических методов КТ.
Бесплатно
Статья научная
Для моделирования сложных стохастических процессов функционирования современных многопользовательских информационно-коммуникационных систем достаточно эффективно применяются динамические байесовские сети. Динамические байесовские сети представляют собой графические вероятностные модели, отражающие топологию и стохастические причинно-следственные связи между элементами моделируемых процессов обработки информации. Построение топологии динамических байесовских сетей, адекватно отражающей вероятностные и функциональные связи между элементами процессов, является ключевым фактором успеха при моделировании с помощью данного инструментального средства. Топология сетей, как правило, строится или экспертным путем, или на основании обучения. Механизмы обучения позволяют получить остовную структуру сети, а также определить условные связи и их направленность между отдельными вершинами сети. В статье рассмотрены вопросы применения математического аппарата проверки статистических гипотез о наличии зависимости между случайными величинами, опирающегося на статистические критерии Пирсона, Шварца, Акаике и Байеса - Дирихле. В отличие от статических байесовских сетей при определении структуры динамических байесовских сетей необходимо определять переменные и связи между ними не только внутри одного среза, но и между переменными различных срезов, которые реализуют транзитивные связи между временными этапами функционирования некоторого процесса или объекта. Построение структуры транзитивных связей между срезами является достаточно сложным и проблемным этапом почти всех существующих алгоритмов. В данной статье в рамках оптимизации алгоритмов построения динамических байесовских сетей с транзитивными связями между срезами представлен алгоритм обучения структуры динамической байесовской сети, базирующийся на методе Левенберга - Марквардта.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются проблемы, возникающие при практическом применении метода бликового распознавания параметров пенного слоя флотомашины калийной руды. К ним относятся выбор наилучшей статистической характеристики, настроек фильтрации и усреднения, проверка возможности учета антибликов и необходимость адаптивного перенормирования сигнала. Цель исследования заключается в разработке алгоритма идентификации ячейки флотомашины как объекта автоматического регулирования, что возможно только после решения указанных проблем. Материалы и методы. Исследование проведено на материалах экспериментальной съемки калийной флотомашины. В ходе съемки на ячейку машины был подан стандартный ступенчатый сигнал, выразившийся в изменении состава амино-масляной смеси, что вызвало переходный процесс. Для разных статистических характеристик (количество пузырей, количество красной компоненты в кадре, среднее и среднемедианные расстояния между центрами пузырей) опробованы различные способы фильтрации и усреднения данных. Одновременно решалась задача идентификации коэффициента усиления и постоянной времени объекта. Наилучшая характеристика и способы её обработки выбирались на основании среднеквадратичного отклонения расчетного переходного процесса от натурных данных, полученных путем бликового распознавания поверхности пенного слоя. Результаты. Обработка нескольких кадров подряд, снятых при одном и том же положении пеногона, незначительно улучшает результат, но значительно загружает вычислительные мощности. Слепая фильтрация по десяти точкам практически не влияет на время обработки данных. Для улучшения идентификации применялось перенормирование данных, заключающееся в адаптивном подборе нулевого и единичного сигнала в условиях зашумленности данных. Методом локализации произведено определение оптимального с точки зрения квадратичного отклонения запаздывания до начала переходного процесса. Заключение. В результате получены наилучшие настройки фильтрации и усреднения данных, обеспечивающие наименьшую погрешность идентификации. Постоянная времени ячейки оказалась близка к результатам предшествующих авторов, полученным в том числе путем визуального наблюдения за флотомашиной. Учет антибликов несущественно влияет на параметры объекта. Важным выводом является то, что одна статистическая характеристика хорошо описывает начало переходного процесса, а другая - его окончание. Это необходимо учитывать при построении системы сигнализации отклонений.
Бесплатно
Разработка имитационной модели движения горно-выработочной машины
Краткое сообщение
Определена важность решения научной задачи идентификации уклонений горно-выработочной машины при добыче калийной руды и других руд. Показана невозможность непосредственного применения для этого как существующих систем позиционирования внутри зданий, так и предлагаемых на рынке систем подземного позиционирования. Причиной являются сложные условия в ходе выработки и высокая вибрация. Предложено определять уклонение горно-выработочной машины по показаниям установленных на бортах датчиков расстояния до стенки забоя. В качестве идентифицирующей подсистемы в дальнейшем будет использоваться нейронная сеть. Для ее обучения необходима модель, позволяющая имитировать данные с датчиков при наперед заданном уклонении. Предложено определять показания датчиков простым геометрическим способом путем трассировки внутри пиксельного следа, оставляемого на экране монитора отрезком режущей кромки горно-выработочной машины. Создана имитационная модель двумерного подземного движения горно-выработочной машины, позволяющая задавать уклонения разных видов и имитировать показания датчиков расстояния при этом. Расчеты базируются на определении точки вращения горно-выработочной машины в ходе малого уклонения от прямолинейного курса движения. Далее явным методом определяется следующее положение машины и пиксели, закрашиваемые отрезком режущей кромки при перемещении. Количество пикселей между датчиком и не закрашенной областью в направлении, перпендикулярном оси горно-выработочной машины, переводится через масштаб в расстояние до стенки забоя. При этом имитируется также погрешность датчиков с заданным наперед разбросом и его статистическим распределением. Показана возможность качественной идентификации уклонения по показаниям четырех датчиков, а также возможность использования модели для обучения нейронной сети.
Бесплатно
Разработка инструментария управления жизненным циклом изделия с учетом его потенциалов
Статья научная
В статье приведены результаты исследований, а также изложены теоретические и математические модели систем управления жизненным циклом изделий авиационной промышленности с использованием теории потенциалов. Введена новая категория для управления жизненным циклом объекта - потенциал. Цель. Разработать инструментарий управления жизненным циклом на основе потенциалов объекта. В качестве объекта выбран узел авиационного двигателя. Методы. Основанием для формирования новых инструментов может быть ранее не отмечавшееся свойство объекта, проявляющееся как результат существенных трансформаций во внешней среде и содержащее новую информацию об объекте. Тенденция к развитию информационного обеспечения этапов жизненного цикла создает новые теории и подходы, среди которых представлена теория потенциалов. Предполагается, что разработанный инструментарий можно формализовать под все составные части авиационного двигателя на любом этапе жизненного цикла. Анализ накопленного потенциала связан с прошлыми изменениями. Отсчеты времени производятся против течения времени. Потенциал жизненного цикла вычисляется как накопленный потенциал всех потоков. Необходимым элементом является построение бизнес-модели процесса, включающей модель данных, модель организационной структуры подразделений, участвующих в технологическом процессе, и функциональную модель процесса. Результаты. Математическая модель управления жизненным циклом изделия разрабатывается с использованием следующих категорий: накопленный и прогнозные потенциалы. Потенциалы рассчитываются на основе исходных данных предприятия по объекту исследования. Накопленный потенциал учитывает материализацию прошлых потоков данных, поэтому анализ и моделирование увязаны с прошлыми изменениями. Смысл прогнозного потенциала заключается в определении рыночной стоимости будущих платежей. Предполагается, что в совокупности платежи определяют рыночную стоимость актива, связанного с ними. Заключение. Существующая структура организационных, функциональных элементов и элементов данных объекта достаточна для определения накопленного потенциала. Действительно, применительно к активам можно посчитать прогнозный и накопленный потенциал, где наблюдается четкая тенденция изменения потенциалов. Целесообразность вычисления потенциала вместо использования исходных данных вызвана большой адекватностью модели потенциала.
Бесплатно
