Научный архив: статьи

Цель работы состоит в усовершенствовании методов компьютерного мониторинга и параметрической идентификации моделей расходных характеристик судов для анализа и прогнозирования показателей энергоэффективности объектов водного транспорта, а также оптимизации режимов работы дизель-генераторных агрегатов.

Предложен алгоритм параметрической идентификации характеристик «вход-выход» различных по природе технологических процессов и систем (технических, биологических, экономических, социальных, экологических и др.) по данным измерений с помощью аппроксимоторных (регрессионных) нейронных сетей с возможностью количественной оценки погрешности параметрической оптимизации по эвклидовой норме.

В отличие от известных методов параметрической пригонки модели по статистическим рядам предлагаемый способ базируется на обучении многослойной нейрон ной сети с обратным распространением ошибки отклонений значений выходных сигналов от эталонных с целью ее коррекции за счет введения поправок в значения весовых коэффициентов синаптических связей.

Реализация алгоритма идентификации на основе предлагаемого способа пригонки модели выполнена с помощью радиальных нейронных сетей, имеющих фиксированную структуру с одним скрытым и одним выходным слоями в соответствии с нелинейными и линейными функциями активации нейронов, обеспечивающих точность отображения образов на основе эвклидовой метрики.

Предлагаемый подход позволяет упростить режимы обучения и обеспечить приемлемую точность аппроксимации и идентификации. Алгоритм реализован при оценивании параметров расходной характеристики судна с известной структурой модели потребления топлива по соответствующему статистическому ряду при заданном начальном приближении. Алгоритм может быть применим для идентификации параметров моделей характеристик расхода энергоресурсов как на судах, так и в целом в отрасли внутреннего водного транспорта при вычислении целевых индикаторов и показателей ее развития.

Темой исследования является разработка системы управления для автономного судна с использованием операционной системы Robot Operation System 2.

Отмечается, что автономные суда являются перспективным классом робототехнических систем, предназначенных для выполнения различных задач в морской среде, включая мониторинг акваторий, научные исследования, поисково-спасательные и транспортные операции. Их ключевыми преимуществами являются автономность, гибкость применения и возможность работы в условиях, представляющих угрозу для человека.

В работе рассмотрено использование современной операционной системы Robot Operation System 2 для робототехники, обеспечивающей модульность, масштабируемость и высокую степень распределенности вычислений.

Отмечается, что данный вид программного обеспечения предоставляет готовые алгоритмы для навигации, обработки данных сенсоров и управления движением, а также инструменты для тестирования, отладки и визуализации данных, что ускоряет процесс разработки и повышает надежность системы.

В рамках исследования разработана структурная схема системы управления автономного судна, включающая подсистемы навигации, технического зрения, управления движением и взаимодействия с оператором через береговой пульт, на которой показаны состав и взаимодействие отдельных узлов операционной системы.

Представлена схема устройств, обеспечивающая распределение вычислительных ресурсов между узлами. Предложенная система управления демонстрирует возможность объединения различных подсистем автоматических судов в общую систему на основе единой логики взаимодействия и обмена данными операционной системы Robot Operation System 2.

Применение данной операционной системы позволяет повысить скорость разработки, улучшить надежность программного обеспечения, упростить интеграцию сложных алгоритмов и обеспечить гибкость системы для дальнейших усовершенствований.

Цель данного исследования - повышение точности оценки вероятности безотказной работы оборудования с учетом восстановительных операций посредством анализа и разработки алгоритма и способов учета восстановительных операций при расчете вероятности безотказной работы оборудования в технологическом процессе. В статье представлена разработка алгоритма учета восстановительных операций, как одного из методов обеспечения надежности, при расчете вероятности безотказной работы оборудования в технологическом процессе. Алгоритм отвечает следующим требованиям: применение вероятностного подхода; учет операций обслуживания и ремонта оборудования; учет наличия нескольких резервных экземпляров оборудования; учет различных способов использования резервного оборудования; возможность получения входных данных для алгоритма из доступных в процессе источников; программная реализуемость алгоритма; возможность встраивания в автоматизированные системы управления технологическими процессами. В основе алгоритма заложено применение множеств для видов и групп операций, а также различных коэффициентов восстановления безотказной работы оборудования: коэффициент уменьшения вероятности безотказной работы оборудования при простое, коэффициент восстановления вероятности безотказной работы оборудования при обслуживании и ремонте. Рассмотрены и проанализированы частные случаи применения разработанного алгоритма: последовательный, предполагающий использование одного экземпляра оборудования до тех пор, пока вероятность его безотказной работы выше граничного значения, и поочередный, заключающийся в переключении на другой экземпляр после каждого использования. Представленные в работе положения позволят повысить контроль в технологических процессах с применением автоматизированных систем управления и обеспечить их работоспособность на основе расчета априорных и апостериорных вероятностей безотказной работы оборудования в операциях технологического процесса.

Цель исследования - повышение надежности работы автоматизированной системы управления складским помещением за счет увеличения среднего времени наработки на отказ и оптимизация ее эффективности путем сокращения времени выполнения цикла обработки изделий и равномерного распределения степени заполнения складских секций с помощью технологий имитационного моделирования. Предложен общий вид имитационной модели складского комплекса, включающий конвейер подачи, модуль динамической сортировки, роботизированные станции обработки, сборки и упаковки, трёхсекционный склад ёмкостью 162 места. Управление реализовано на программируемом логическом контроллере семейства Siemens S7-1500 в среде TIA Portal. Предложенная автоматизированная система управления складским помещением позволяет проанализировать влияние случайного распределения изделий по цветовым потокам на время выполнения цикла программы, а также степень заполнения каждой складской секции, фиксируя моменты возникновения производственных заторов и вынужденных остановок. Такой подход предоставляет инженерам инструмент предварительной оптимизации алгоритмов управления до внедрения в реальные технологические процессы. Также представлены результаты проведенных испытаний пяти различных по количеству партий изделий, продемонстрировавшие рост задержек и вынужденных остановок по мере приближения к лимиту хранения и неравномерного заполнения секций. Проведенный анализ показал накопление статистической ошибки во временя выполнения цикла программы, вызванной взаимодействием конвейеров и роботов. Полученные результаты подтверждают эффективность использования имитационного моделирования для предварительной оптимизации складских операций, демонстрируя снижение времени обработки, уменьшение простоев оборудования и повышение общей надежности системы по сравнению с традиционным процессом разработки систем автоматизации технологических процессов. Применение имитационного моделирования позволяет не только минимизировать риски при запуске реального производства, но и разработать индивидуальные рекомендации по модернизации складской инфраструктуры с учетом выявленных узких мест.

В обработке естественно-языковой информации актуальна проблема выявления текстов определенной семантической направленности и определения их источников. Это требуется в анализе новостных потоков, чатов мессенджеров, социальных сетей, проверке документов на плагиат и других подобных задачах. Целью работы является обоснование концептуальной модели выявления в естественно-языковых потоках текстов определенной семантической направленности по формальным описаниям их источников. Анализ известных подходов показал потребность в собственном инструментарии для решения проблемы. В работе предлагается семантическую направленность задавать сценариями языка формальной грамматики гипотетического семантического объекта, сценарии представлять последовательностями характеристик семантического словаря и направленность текста определять семантической близостью сценарию. Бесконечность языка сценариев и отсутствие информации об исходном тексте исключают простой перебор, поэтому предполагаемый сценарий конструируется. Процесс организуется последовательным определением семантического сходства токенов текста характеристикам и их сборкой в предполагаемый сценарий, проверяемый на принадлежность языку. Для семантического сравнения текстов и сценариев сконструированы функции семантического подобия, общий и частный алгоритмы выявления текстов определенной семантической направленности. В общем алгоритме разбор сводится к построению вывода в формальной грамматике, для регулярных грамматик разбор выполняется системой переходов. Для ускорения сборка предполагаемого сценария совмещается с грамматическим разбором и используется механизм бек-трекинга. Точность алгоритмов определяется фактической близостью текстов сценариям. В работе приводится состав разработанного программного комплекса, тестирование которого подтверждает теоретические результаты. Исследование развивает фундаментальные основы математического моделирования естественно-языковой обработки и предлагает новые эффективные вычислительные алгоритмы для комплексов проблемно-ориентированных программ.

Рассматривается применение системы остаточных классов в алгоритмах цифровой обработки сигналов, реализованных в бортовых компьютерах робототехнических комплексов для анализа визуальной информации. Обоснована необходимость использования модулярной арифметики в специальных процессорах цифровой обработки сигналов для повышения их пропускной способности и производительности. Доказана эффективность предлагаемого подхода на примере адаптации к системе остаточных классов алгоритма Грама-Шмидта, который применяется в устройствах обработки видеосигналов для обеспечения их эффективной цифровой обработки за счет снижения шума и обнаружения полезного сигнала на фоне помех.

Описываются математические принципы работы алгоритма ссылочного ранжирования на основе синтеза линейной алгебры и теории графов. Выполняется адаптация алгоритма к графовой модели топологии параллельных специализированных вычислительных систем. Для апробации предложенного метода моделирования весовых характеристик узлов вычислительных систем используется ориентированный граф параллельной специализированной вычислительной системы «CDF 9/7». Демонстрируется программная реализация адаптированного алгоритма ссылочного ранжирования в виде веб-приложения с графическим интерфейсом.

Цель исследования - разработать комплексный, нейросетевой и гидродинамического моделирования двухфазной фильтрации в призабойной зоне метод оптимизации геолого-технологических мероприятий на нефтяных скважинах, проводимых для интенсификации добычи нефти. В качестве элементов прокси-модели для формирования обучающей и тестовой выборки использовалась база данных технологических режимов скважин и эффективности обработок призабойной зоны скважин. Библиотеки оптимизаторов Python и алгоритмы глубокого обучения Pytorch применялись для выбора конкретного вида и параметров процесса. Для конкретного месторождения проведен анализ различных вариантов и эффективности воздействия на нефтяной пласт. Для определенной группы скважин анализ показал эффективность прогрева призабойной зоны скважины. На модели двухфазной фильтрации выполнено гидродинамическое моделирование. Результаты расчетов использовались для детализации процессов в пласте и как дополнение к промысловым данным для повышения качества обучающих и тестовых выборок. Показано, что прокси-моделирование, представляющее собой комбинацию алгоритмов машинного обучения и упрощенного гидродинамического моделирования, позволяет прогнозировать эффективность и оптимизировать процесс планирования программ геолого-технологических мероприятий на нефтяной скважине, повысить рентабельность добычи нефти. Разработанная модель на основе алгоритмов глубокого машинного обучения и гидродинамического моделирования открывает широкие возможности для анализа других видов обработки призабойной зоны, физико-химического воздействия на нефтяной пласт.

Разработан и обоснован алгоритм определения приоритетов целевого инвестирования территориально-промышленного комплекса Донецкой Народной Республики на основании решения оптимизационной задачи максимизации функции полезности по сбалансированному распределению целевых инвестиций между основными отраслями промышленности региона. Предложенный алгоритм позволит усовершенствовать методологию распределения государственно-частных инвестиций в сфере территориально-промышленного комплекса, обосновать целесообразность определения равновесного состояния в динамике взаимодействия отраслей. Авторское решение базируется на динамической модели межотраслевого баланса, функции полезности и оптимизационной задаче по ее максимизации на множестве допустимых альтернатив (уровней приоритетов целевого инвестирования) для одного из двух обоснованных сценариев развития экономики: стратегии восстановления или стратегии развития. Универсальность алгоритма заключается в выборе сценария развития в зависимости от цели принятия управленческих решений, которая соответствует стратегии социально-экономического развития объекта и государственной политике по этому направлению через перераспределение инвестиционных потоков территориально-промышленного комплекса.

Процесс исследования регионального рынка товаров отличается своей специфичностью и особенностью в каждом регионе. Не существует единой методики оценки конъюнктуры регионального рынка товаров. Каждый регион отличается климатом, половым составом населения, национальным и своими традициями. Все эти факторы необходимо учитывать при анализе конъюнктуры. В результате формирования методических подходов к исследованию конъюнктуры рынка была предложения собственная методика, основывающая на общепринятых подходах, учитывающая особенности рынка. Так, для исследования особенностей формирования товарного предложения были использованы общенаучные и эмпирические методы исследования, метод кабинетных исследований (анализ уже собранной для отличных от исследования целей), но это уже вторичный метод - как результат проведенного полевого исследования. В качестве этого способа был взят опрос с помощью анкетирования. Для оценки спроса на продукцию был проведен опрос и подсчитаны показатели емкости рынка. Выявлены различные виды емкости рынка и аргументирован выбор подходящей для данного исследования. Анализ ценовой политики основан на расчете показателей дуговой эластичности спроса и предложения, динамики изменения цен производителей, а также поиска точки равновесной цены с использованием кривых спроса и предложения. Проведение конкурентного анализа осуществлялось на основе метода экспертной оценке. Данный метод и является особенностью для оценки конъюнктуры регионального рынка товаров, поскольку привлеченные эксперты выступают специалисты регионального уровня, которые хорошо ориентируются в специфике данного региона. В работе использовался метод SWOT-анализа для выявления проблем и перспектив развития рынка.

В данной статье рассмотрены принципы, параметры и свойства цифрового двойника в строительной области. Приведены этапы и цели его создания; рассмотрены алгоритмы создания и параметры цифрового двойника строительного проекта; предложен оптимальный вариант для Ирака; описано несколько вариантов алгоритмов создания цифрового двойника на основе предыдущих исследований и разработок, а также опыта авторов в этой области. Даны подробные характеристики особенностей разработки объектов строительства с использованием цифровых двойников, приведены примеры использования цифрового двойника в Российской Федерации и за рубежом, показано, как внедрение данной технологии повлияло на реализацию строительных проектов.

Результаты: даны рекомендации в области разработки алгоритма цифрового двойника для реализации строительных проектов в Ираке.

В данной статье рассматривается проблема прототипирования специализированных вычислительных модулей для реализации в составе сверхбольших интегральных схем.

Задачи, решаемые применением программируемых логических интегральных схем, включают ускорение процесса функциональной верификации, упрощение процесса проверки изделий, уменьшение рисков повреждения изделия в процессе проверки.

В статье рассматривается блок Arria V GX FPGA Development Kit. Данный блок представляет собой плату для программируемых логических интегральных схем 5AGXFB3H4F40, которая используется для отладки программ при разработке конфигурируемых цифровых электронных схем.

Данная плата обеспечивает возможность настройки и анализа работы генератора прямого цифрового синтеза.

Предложен алгоритм разработки программного обеспечения, предназначенного для автоматической проверки вышедших из производства блоков с применением генератора прямого цифрового синтеза.