Научная статья: МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ХАРАКТЕРИСТИКАМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ (2024) (читать, скачать)

Читать онлайн

Цель исследования заключается в разработке и описании методики формирования требований к характеристикам информационного обеспечения функционирования системы управления (СУ) беспилотной авиационной транспортной системы (БАТС) для обеспечения безопасности полетов.

Методы. Предлагаемая методика формирования требований к характеристикам информационного обеспечения функционирования СУ БАТС основана на методах системного анализа, когнитивном подходе и методах многокритериального анализа решений.
Результаты. Рассмотрены и описаны основные задачи, решаемые на этапе определения концепции, в том числе оценка требований к показателям функционирования, описание функциональной архитектуры и физической реализации, а также их валидация. В рамках архитектурного проектирования и анализа определен набор подсистем, присутствие которых в СУ БАТС требуется для реализации функций и соответствия функциональным требованиям, а также соответствующий набор модулей каждой подсистемы. Проанализированы преимущества и недостатки различных вариантов функциональной архитектуры подсистем СУ БАТС. На основе результатов формирования концепции и архитектурного проектирования и анализа обобщены и представлены основные и вспомогательные характеристики информационного обеспечения СУ БАТС. Показано, что для решения задачи оценки влияния характеристик информационного обеспечения на показатели функционирования технологий интеллектуальной автоматизации управления БАТС следует применять когнитивный подход и методы многокритериального анализа решений. Применение предложенной методики формирования характеристик информационного обеспечения СУ БАТС показано на примере реальной транспортной задачи.
Заключение. Предложенная методика позволяет формировать требования к информационному обеспечению СУ БАТС и его характеристикам, исходя из целевого назначения системы и ее функциональной архитектуры (в том числе к составу и структуре информационных потоков, формату представления и передачи данных, частоты предоставления информации и т.д.) для обеспечения требуемой адекватности, полноты и своевременности предоставления информации, требуемой для принятия решений.

Ключевые фразы: ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, беспилотная транспортная система, система управления, беспилотный летательный аппарат, интеллектуальное управление, автоматизированная система

Автор (ы): Мамченко Марк Владиславович

Журнал: ИЗВЕСТИЯ ЮГО-ЗАПАДНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Идентификаторы и классификаторы

УДК: 62-1/-9. Характеристики и детали машин, аппаратов, установок, процессов, изделий и предметов
Префикс DOI: 10.21869/2223-1560-2024-28-1-123-147
eLIBRARY ID: 65385062

Для цитирования:

МАМЧЕНКО М. В. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ХАРАКТЕРИСТИКАМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ // ИЗВЕСТИЯ ЮГО-ЗАПАДНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. 2024. ТОМ 28 №1

Текстовый фрагмент статьи

Список литературы

1. Новиков Д.А. Классификации систем управления // Проблемы управления. 2019; 4: 27-42. EDN: UHYDKU
2. Синтез интеллектуальных автоматизированных систем управления сложными технологическими процессами / С. Орешкин, А. Спесивцев, И. Дайманд, В. Козловский, В. Лазарев // Автоматизация в промышленности. 2013; 7: 3-9. EDN: QCULYV
3. Качала В.В. Общая теория систем и системный анализ. М.: Горячая линия - Телеком, 2017.
4. Филимонюк Л.Ю. Модели повышения безопасности авиационных систем в условиях критических сочетаний событий // Труды 8-й Всероссийской научно-практической конференции “Системы управления электротехническими объектами”. Тула, 2018; 8: 157-161. EDN: HWYDMV
5. Jharko E., Abdulova E., Iskhakov A. Unmanned Vehicles: Safety Management Systems and Safety Functions. Futuristic Trends in Network and Communication Technologies // FTNCT 2020.Communications in Computer and Information Science. 2021; 1396: 112-121. DOI: 10.1007/978-981-16-1483-5_11
6. Полтавский А.В., Рякин А.В. Обеспечение безопасности полетов беспилотных летательных аппаратов // Научный вестник МГТУ ГА. 2007; 119: 152-157. EDN: KVCWMH
7. Прототип системы обеспечения траекторной безопасности полета / Б.С. Алешин, С.Г. Баженов, В.Г. Лебедев, Е.Л. Кулида // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления (ВСПУ-2014). М., 2014. С. 3351-3361. EDN: SSITPV
8. Белый О.В., Малыгин И.Г., Цыганов В.В. Интеллектуальные транспортные системы: концептуальные основы построения // Материалы 7-й Международной конференции “Управление развитием крупномасштабных систем” (MLSD-2013). М.,2013; т.1, с. 20-22.
9. Бузиков М.Э., Васильев С.Н. Гибридная технология интеллектуального управления // Тезисы докладов научной конференции “Ломоносовские чтения”. М.,2018. С. 112-114.
10. Применение гибридных методов в интеллектуальных системах управления / А.Ф. Пащенко, Ф.Ф. Пащенко, А.Д. Вислогузов, Ф.В. Морозов, Л.Д. Хижинская, С.В. Гу-ляев // Датчики и системы. 2023; 2: 51-58. EDN: KGBVBI
11. Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Себряков Г.Г. Распределенная интеллектуальная система управления группой беспилотных летательных аппаратов: архитектура и Программно-математическое обеспечение // Известия ЮФУ. Технические науки. 2016; 1(174): 29-44.
12. Интеллектуальная система управления автономным беспилотным летательным аппаратом / В.М. Лохин, С.В. Манько, М.П. Романов, И.Б. Гарцеев, Д.В. Евстигнеев, К.С. Колядин // Известия ЮФУ. Технические науки. 2006; 3: 141-143. EDN: KTZWPD
13. Иванец В.М., Лукьянчик В.Н., Мельник В.Н. Особенности управления беспилотными летательными аппаратами в составе беспилотной интеллектуальной авиационной системы на основе технологий искусственного интеллекта // Военная мысль. 2022; 9: 100-109. EDN: HEYWWN

14. Подвесовский А.Г., Лагерев Д.Г., Коростелев Д.А. Применение нечетких когнитивных моделей для формирования множества альтернатив в задачах принятия решений // Вестник Брянского государственного технического университета. 2009; 4(24): 77-84. EDN: LEVIGJ
15. Подвесовский А.Г., Исаев Р.А. Построение оптимальной метафоры визуализации нечетких когнитивных карт на основе формализованных критериев когнитивной ясности // Научная визуализация. 2019; 11(4): 115-129. EDN: DGEUSC
16. Захарова А.А., Подвесовский А.Г., Исаев Р.А. Математическое и программное обеспечение поддержки когнитивного моделирования слабоструктурированных организационно-технических систем // Международная конференция CPT2019. Нижний Новгород, 2019. С. 131-141. EDN: EMUBHQ
17. Zakharova A., Podvesovskii A. Model for Optimization of Heterogeneous Cargo Transportation Using UAVs, Taking into Account the Priority of Delivery Tasks / Agriculture Digitalization and Organic Production. ADOP 2023. Smart Innovation, Systems and Technologies. 2023; 362: 257-268. DOI: 10.1007/978-981-99-4165-0_24
18. Zakharova A., Podvesovskii A. Application of Visual-Cognitive Approach to Decision Support for Concept Development in Systems Engineering // IFAC-PapersOnLine. 2021; 54(13): 482-487. DOI: 10.1016/j.ifacol.2021.10.495 EDN: XEMDZV
19. Щербатов И.А. Автономность функционирования и степень интеллектуальности сложных технических систем // Информатика и системы управления. 2016; 3(49): 105-118. DOI: 10.22250/isu.2016.49.105-118 EDN: WKXUSB
20. Клименко А.Б. Повышение ресурсной эффективности распределенных архитектур систем обработки данных на основе априорных данных о поздних сроках завершения работ // Известия Юго-Западного государственного университета. 2023;27(2):124-139. DOI: 10.21869/2223-1560-2023-27-2-124-139 EDN: BWJIEB
21. Розенберг И.Н. Интеллектуальное управление транспортными системами // Economic Consultant. 2016; 3(15): 26-32. EDN: XVGIVF
22. Мартышкин А.И., Кирюткин И.А., Мереняшева Е.А. Автотестирование встраиваемой реконфигурируемой вычислительной системы // Известия Юго-Западного государственного университета. 2023;27(1):140-152. DOI: 10.21869/2223-1560-2023-27-1-140-152 EDN: WSMHLH
23. Агеев А.М., Попов А.С. Требования к надежности бортовых комплексов управления беспилотных летательных аппаратов различного класса // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2018; 7(7): 95-101. EDN: YAHIOT
24. Клименко А.Б. Методика выбора способа управления распределенными информационными системами в условиях высокой динамики сетевой инфраструктуры // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022;26(1):57-72. DOI: 10.21869/2223-1560-2022-26-1-57-72 EDN: QVHIJZ
25. Analysis and Determination of Minimum Requirements of an Autopilot for the Control of Unmanned Aerial Vehicles (UAV). Advances and Applications in Computer Science, Electronics and Industrial Engineering / H. Loya, V. Enríquez, F.W. Salazar, C. Sánchez, F. Urrutia, J. Buele // CSEI 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020; 1078: 129-142. DOI: 10.1007/978-3-030-33614-1_9
26. Макаров М.В., Астафьев А.В., Семенов И.А. Исследование интеллектуальных элементов управления мобильным роботом и обеспечение информационной безопасности процесса его функционирования в динамической среде // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022;26(2):72-86. DOI: 10.21869/2223-1560-2022-26-2-72-86 EDN: FHONYR
27. SongWei F., HongWei B. The application requirement analysis and system design of shipborne small multi-rotors unmanned aerial vehicle // Proceedings 2013 International Conference on Mechatronic Sciences, Electric Engineering and Computer (MEC). 2013; 2812-2816. DOI: 10.1109/MEC.2013.6885508
28. Андронов В.Г., Чуев А.А., Юдин И.С. Методика определения отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории по параллаксам изображений подстилающей поверхности // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022;26(2):122-141. DOI: 10.21869/2223-1560-2022-26-2-122-141 EDN: KMZQJX
29. Beainy F., Mai A., Commuri S. Unmanned Aerial Vehicles operational requirements and fault-tolerant robust control in level flight // 17th Mediterranean Conference on Control and Automation. 2009; 700-705. DOI: 10.1109/MED.2009.5164625
30. Аверченков А.В., Аверченкова Е.Э., Ковалев В.В. Особенности поддержки принятия управленческих решений в системе управления логистическими потоками транспортно-складского комплекса // Известия Юго-Западного государственного университета. 2021; 25(2): 107-122. DOI: 10.21869/2223-1560-2021-25-2-107-122 EDN: NLDPNM
31. Агеев А.М., Макаров И.В. Методика синтеза программно-аппаратных комплексов автоматизированной разработки систем управления полетом беспилотных летательных аппаратов // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2016; 8: 1267-1278. EDN: XDYKLD
32. Клименко А. Б. Методика выбора способа управления распределенными информационными системами в условиях высокой динамики сетевой инфраструктуры // Известия Юго-Западного государственного университета. 2021; 25(3): 136-151. DOI: 10.21869/2223-1560-2021-25-3-136-151 EDN: UIWEAO
33. Dalamagkidis K., Valavanis K.P., Piegl L.A. UAS Safety Assessment and Functional Requirements. On Integrating Unmanned Aircraft Systems into the National Airspace System // Intelligent Systems, Control and Automation: Science and Engineering. 2012; 54: 91-123. DOI: 10.1007/978-94-007-2479-2_5
34. Андронов В. Г., Чуев А. А., Князев А. А. Модель параметров отклонений маршрута полёта беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории // Известия Юго-Западного государственного университета. 2021; 25(4): 145-161. DOI: 10.21869/2223-1560-2021-25-4-145-161 EDN: VEFXOF
35. Инсаров В.В., Тихонова С.В., Дронский С.А. Концепция построения интеллектуальных систем управления автономных беспилотных летательных аппаратов с реализацией функции ситуационной осведомленности // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018; 19(2): 111-119. DOI: 10.17587/mau.19.111-119 EDN: YPJMGC
36. Нгуен В.В., Усина Е.Е. Динамические модели управления и стабилизации движения манипулятора беспилотного летательного аппарата // Известия Юго-Западного государственного университета. 2020; 24(4): 200-216. DOI: 10.21869/2223-1560-2020-24-4-200-216 EDN: EDNJMY

Выпуск

Том 28 №1 (2024)

Кол-во страниц: 179 страниц

Другие статьи выпуска

ВИЗУАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ МЕТОДА ОТНОШЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ (2024)

Авторы: Бобырь Максим Владимирович, Храпова Наталья Викторовна

Цель исследования. Исследование зависимости между входными и выходными характеристиками нечетко-логической системы на основе применения метода отношения площадей. Для описания указанного метода и полученных во время моделирования в табличном процессоре результатов предлагается использование средств иллюстративного представления информации - визуальное программирование.

Методы. Для изучения метода отношения площадей рассматривалась нечетко-логическая модель, содержащая две входные переменные с тремя треугольными функциями принадлежности и одну выходную переменную с пятью треугольными функциями принадлежности. Была сформирована база нечетких правил. Для определения степеней активации выходных термов применялось минимаксное правило вывода Л. Заде. Дефаззификация значений проводилась с использованием модели, в основе которой лежит метод отношения площадей.
Результаты. Рассмотрены преимущества метода отношения площадей перед традиционными моделями, которые заключаются в возможности компенсировать главный недостаток - сужение интервала дефаззификации. С помощью предлагаемого метода изучена возможность использования различных количеств переменных на входных и выходных функциях принадлежности. Результаты экспериментальных исследований показали, что комбинирование параметров позволяет создать визуальное представление характеристик между входными и выходными переменными.
Заключение. В данной статье описан метод отношения площадей, который позволяет визуализировать зависимость между входными и выходными переменными. Приведены основные результаты численного моделирования, отражающие специфику исследуемого метода. Изучение проводилось посредством визуального программирования, которое обеспечивает ряд преимуществ, таких как повышение качества программного продукта, обеспечение четкой структуризации задачи и доступность для восприятия человека.

Сохранить в закладках

АССОЦИАТИВНОЕ ПОЛЕ КАК МОДЕЛЬ МЕНТАЛЬНОЙ РЕПРЕЗЕНТАЦИИ: КОГНИТИВНЫЙ, ЭМОТИВНЫЙ И ЯЗЫКОВОЙ АСПЕКТЫ (2024)

Авторы: Степыкин Николай Иванович

Цель исследования. Моделирование ассоциативного поля с целью отражения характера предикации речевого действия, представленного соотношением стимул - реакция, а также выявления доминирующих ментальных опор.

Методы. Построение ассоциативного поля основано на данных свободного ассоциативного эксперимента, представленных в русском ассоциативном тезаурусе и словаре ассоциативных норм университета Южной Флориды. Моделирование ассоциативного поля предполагает распределение ассоциатов по характеру предикации для выделения понятийных реакций, ассоциатов-представлений, эмоционально-оценочных и операциональных реакций. Установленное соотношение типов ассоциатов позволяет выявить доминирование когнитивных, эмотивных или языковых опор при продуцировании речевого действия.
Результаты. На основе психолингвистического моделирования ассоциативных полей учитель и teacher установлены этнокультурные различия в характере предикации речевых действий: среди американских испытуемых преобладают реакции-представления, среди русских - операциональные ассоциаты. Русские испытуемые опираются в большей мере на языковые ориентиры, а американцы - на когнитивные ориентиры. Эмотивные ориентиры занимают промежуточное место, при этом в составе АП учитель эмоционально-оценочных реакций на 12 % больше, чем в составе АП teacher. Близость психологического значения слов teacher и student обусловлена пересекающимися ассоциатами school, professor, class и book. В русском ассоциативном словаре ассоциативные поля учитель и студент не имеют пересекающихся ассоциатов, что подчёркивает отсутствие для них общих смыслов.
Заключение. Проведённое исследование позволило обосновать эффективность и перспективы психолингвистической модели ментальной репрезентации. Определено, что предложенная модель выявляет характер предикации в соотношении стимул - реакция, а также превалирующие ориентиры внутреннего лексикона и признаки, на основе которых осуществляется психологическая предикация.

Сохранить в закладках

СРЕДНЕГОДОВЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ (2024)

Авторы: Китаев Дмитрий Николаевич, Бохан Анна Руслановна

Цель исследования. Для населенных пунктов, расположенных в криолитозоне на территории РФ, получить значения среднегодовых температур воды в тепловых сетях централизованных систем теплоснабжения отдельно для подающей и обратной магистрали при использовании проектных температур воды в диапазоне от 95 до 150°С с учетом современных климатических данных и показателей используемых отопительных приборов.

Методы. Для достижения поставленных целей использовались методы центрального качественного регулирования нагрузки потребителя тепловой энергии, основанные на уравнении теплового баланса. Для нахождения температур в точке излома температурного графика использовались численные методы решения уравнений. Для получения уравнения зависимости среднегодовой температуры воды в подающей магистрали тепловой сети использовались методы теории приближения функций алгебраическими полиномами. Для кластеризации населенных пунктов по критерию нахождения в криолитозоне и возможности использования централизованного теплоснабжения использовались методы анализа и синтеза.
Результаты. Получены среднегодовые значения температур воды для подающей и обратной магистралей тепловых сетей при использовании графиков центрального качественного регулирования с проектными температурами от 95 до 150°С с учетом значений среднемесячных наружных температур воздуха для населенных пунктов криолитозоны Российской Федерации.
Заключение. Рекомендуемые современными нормативами значения годовых температур воды для подающей магистрали тепловых сетей могут существенно отличаться от расчетных значений, полученных с учетом проектных температур воды, климатических характеристик района проектирования, особенностей организации закрытой системы теплоснабжения с целью обеспечения нормативных температур горячего водоснабжения. Получено квадратное уравнение, позволяющее с высокой точностью рассчитать проектную годовую температуру теплоносителя для подающего трубопровода в зависимости от реализуемого в системе теплоснабжения температурного графика для населенных пунктов, расположенных на территории криолитозоны.

Сохранить в закладках

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ АКТИВНЫХ ГИБРИДНЫХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ЭВРИСТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ (2024)

Авторы: ФЕТИСОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ, Литовченко Максим Геннадьевич, Шутин Денис Владимирович

Цель исследования. Проектирование подшипников скольжения, особенно для сложнонагруженных роторных машин, является трудоемкой задачей. Внедрение в них систем управления параметрами движения ротора дополнительно повышает сложность такой процедуры. Исследование показывает разработанный подход к оптимальному проектированию активных опор роторов с использованием эвристических оптимизационных алгоритмов. Он позволяет получить сначала множество оптимальных по Парето решений, а затем определить единственную конфигурацию опорного узла, в наилучшей степени отвечающей заданным критериям.

Методы. Задача оптимального параметрического синтеза активной опоры жидкостного трения решалась с использованием ее численной модели, сопряженной с моделью движения ротора в опоре. Для поставленной задачи проектирования были сформулированы целевые функции, определены проектные переменные, и наложены необходимые ограничения. С использованием многокритериальных версий генетического алгоритма и алгоритма роя частиц проведены процедуры оптимального синтеза опорных узлов. Полученные различными методами решения сопоставлены и проанализированы на основании результатов модельных тестов.
Результаты. В ходе исследования был разработан алгоритмический и программный инструментарий решения задач оптимального параметрического синтеза активных гибридных опор жидкостного трения. Примененные целевые функции являются конфликтующими, поэтому первичным результатом решения является трехмерный фронт Парето. Протестированные эвристические алгоритмы показали качественно схожие решения, однако генетический алгоритм охватывает больший их диапазон. Конечные решения в целом удовлетворяют предъявляемым критериям, однако способы принятия конечных решений требуют дополнительной проработки.
Заключение. Исследование представляет подход к автоматизированному проектированию опор скольжения, который позволяет одновременно учитывать трибологические, динамические аспекты поведения роторно-опорной системы, а также обеспечивать готовность к использованию систем управления в опорных узлах. Протестированные эвристические алгоритмы дают сопоставимые решения оптимизационной задачи за также сопоставимое время. Дальнейшее совершенствование методики параметрического синтеза таких опор целесообразно проводить в направлениях алгоритмов принятия решений, уточнения целевых функций, а также ускорения применяемых расчетных моделей.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: ЮЗГУ
Регион: Россия, Курск
Почтовый адрес: 305040, Курская обл, г Курск, Центральный округ, ул 50 лет Октября, зд 94
Юр. адрес: 305040, Курская обл, г Курск, Центральный округ, ул 50 лет Октября, зд 94
ФИО: Емельянов Сергей Геннадьевич (РЕКТОР)
E-mail адрес: rector@swsu.ru
Контактный телефон: +7 (471) 2504820
Сайт: https://swsu.ru/

Статья: МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ХАРАКТЕРИСТИКАМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ (2024)

Идентификаторы и классификаторы

Список литературы

Выпуск

Другие статьи выпуска

Издательство