Для авторов
Найти
Результаты поиска
##search.searchResults.foundPlural##
-
МОДЕЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ БИОМОРФНЫХ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ
Е. Ю. Смирнова , Д.К. Серов , Д. К. Пельменев , Н.П. Коренко, А.Ю. Никулина2025-04-27Аннотация ▼В настоящее время активно развивается область подводной робототехники для решения при-
кладных и исследовательских задач. Одним из перспективных направлений применения подводных
роботов является использование конструкций с биоподобным типом плавания. Использование авто-
номных биоморфных подводных роботов (БПР) потенциально позволит расширить область приме-
нения малошумных и безопасных для местной фауны подводных роботов для задач мониторинга и
исследования местности. Целью работы является разработка и апробация методики модельно-
ориентированного проектирования системы управления движением БПР. В рамках данной работы
рассмотрена типовая конструкция туниморфного БПР с осцилляторным типом плавания. На при-
мере рассматриваемой конструкции БПР описаны проблемные вопросы моделирования динамики
БПР, а также синтеза их систем управления. Для БПР с осцилляторным типом плавания выделены
типовые технологические операции (ТОП), выполняемые с учетом конструктивных особенностей
БПР и состава их движительно-рулевого комплекса (ДРК). Предложена методика проектирования
системы управления БПР на базе совместного использования технологий численного моделирования
и классической теории автоматического управления (ТАУ). На основании предложенной методики
разработана численная гидродинамическая модель движения туниморфного БПР с осцилляторным
типом плавания. Проведены идентификационные вычислительные эксперименты, в рамках которых
сняты переходные процессы, характеризующие динамику движения БПР при выполнении каждой
отдельной ТОП. На основании проведенных экспериментов разработаны кибернетические модели
движения БПР, позволяющие за счет упрощенного моделирования динамики с использованием типо-
вых звеньев теории автоматического управления с переменными коэффициентами воспроизвести
движение БПР в рамках выполнения типовых технологических операций. В рамках кибернетических
моделей в соответствии с предложенной методикой проведен синтез алгоритмов управления дви-
жением БПР для каждой из типовых технологических операций с использованием методов числен-
ной оптимизации. Выполнена апробация разработанных алгоритмов на базе вычислительных экспе-
риментов, проведенных в рамках численных гидродинамических моделей. Определены достоинства
предложенной методики, а также сформулированы возможные перспективы применения БПР -
ОЦЕНКА ИНФРАСТРУКТУРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СУБЪЕКТА КРИТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРИ ДЕСТРУКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Е. А. Максимова , Н.П. Садовникова2021-11-14Аннотация ▼C принятием №187 ФЗ «О безопасности критической информационной инфраструкту-
ры», реализация которого на практике не возможна без комплексной оценки информационной
безопасности (ИБ) субъектов критической информационной инфраструктуры (СКИИ). Одна-
ко, существующие в настоящее время руководящие документы регуляторов не рассматривают
СКИИ с точки зрения системного подхода, не учитывается инфраструктурная составляющая
СКИИ при построении системы защиты информации. В это же время, оценка ИБ СКИИ без
учета влияния на состояния и поведение системы возникающих в системе межобъектных и
межсубъетных связей приводит к погрешности оценки, так как сама система при определен-
ных условиях может генерировать деструктивизм инфраструктурного характера. Таким об-
разом, погрешность в оценке ИБ СКИИ возникает за счет не учета показателя неспособности
СКИИ реализовывать свой функционал в полном объеме под воздействием рисков инфраструк-
турного характера, т.е. инфраструктурного деструктивизма. С точки зрения теории устой-
чивости, данный показатель можно соотнести с категорией «инфраструктурная устойчи-
вость СКИИ». Предлагаемая авторами исследования модель оценки инфраструктурной устой-
чивости (ИУ) СКИИ представлена 1) с использованием аппарата когнитивного моделирования,
2) с использованием аппарата теории надежности технических систем. В рамках когнитивно-
го моделирования, значение концептов задается экспертно. В представленном исследовании для
данной оценки предложено использовать аппарат логико-вероятностного моделирования, пу-
тем четкой структуризации системы – СКИИ. Таким образом, оценка инфраструктурной
устойчивости СКИИ характеризуется возможностью оценивания вероятности безотказной
работы объектов КИИ и предотвращения сбоев в функционировании сфер КИИ, что гаранти-
рует стабильность и требуемый уровень ИБ. Проблема оценки ИУ в данном случае приобрета-
ет ключевой характер при комплексной оценке ИБ СКИИ. -
ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОГОВОГО АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИНХРОИМПУЛЬСОВ В СИСТЕМЕ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИИ СО СМЕЖНОЙ ПАРЫ ВРЕМЕННЫХ СЕГМЕНТОВ
К. Е. Румянцев , Я.К. Миронов , П. Д. Миронова2020-11-22Аннотация ▼Системы квантового распределения ключа (КРК) обеспечивают повышенную защи-
щённость передаваемой информации. Для стабильной работы системы КРК необходима
точная синхронизация станций пользователей при минимальных временных затратах.
Предложен алгоритм обнаружения синхросигнала с пороговым тестом. Предполагается,
что синхроимпульс одновременно находится в двух соседних временных сегментах. Веро-
ятность обнаружения пары временных сегментов, где присутствует синхроимпульс, оп-
ределяется вероятностью превышения порогового уровня суммарным количеством сиг-
нальных и шумовых импульсов, регистрируемых в двух соседних сегментах. Цель исследо-
ваний направлена на сравнительный анализ порогового уровня и вероятностных характе-
ристик аппаратуры синхронизации при пороговом тестировании каждой пары временных
сегментов внутри временного кадра, полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуас-
сона для числа фотонов и импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время анализа
временного сегмента. Исследованы вероятностные характеристики алгоритма обнару-
жения синхросигналов в системе квантового распределения ключа на основе сравнения
числа фотонов со смежной пары временных сегментов с пороговым уровнем. Анализирует-
ся применение аппроксимации статистических свойств процессов на выходе фотодетек-
тора законом Пуассона и нормальным распределением. Оценивается влияния модели Пуас-
сона и Гаусса на выбор порогового уровня и расчёт эффективности синхронизации при
пороговом тестировании каждой пары временных сегментов внутри временного кадра,полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуассона для числа фотонов и ИТТ, прини-
маемых за время анализа временного сегмента. Установлено, что выбор порогового уров-
ня, исходя из нормального распределения, даёт заниженное значение. Аппроксимация ста-
тистики фотонов и импульсов темнового тока нормальным законом обеспечивает поро-
говый уровень ниже требуемого. Причём различие растёт с ужесточением требований к
вероятности ложного срабатывания. Полученные вероятностные свойства алгоритма
обнаружения синхросигнала на основе анализа суммы отсчетов со смежной пары сегмен-
тов с пороговым уровнем позволяют сформулировать рекомендации по выбору аппрокси-
мации статистики сигнала: для экспресс-расчётов вероятностных характеристик целе-
сообразно использовать модель Гаусса, в случае необходимости более высокой точности
анализа рекомендуется использовать модель Пуассона. -
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНИМОСТИ МУЛЬТИМОДЕЛЬНЫХ ХРАНИЛИЩ ДАННЫХ В ИГРОВОЙ ИНДУСТРИИ
А.А. Коблов , О.М. Ромакина , А.С. Клемешева , А. З. Арсеньева105-1212025-12-30Аннотация ▼Проводится исследование целесообразности и эффективности применения мультимодельных баз данных для хранения и обработки данных в игровой индустрии. Современные игровые проекты характеризуются высокой сложностью и разнородностью данных: от строго структурированной информации об игроках, предметах и квестах до слабоструктурированных и сильносвязанных данных, таких как системы рецептов, диалоговые деревья, отношения между кланами и внутриигровые энциклопедии. Существующие подходы, основанные на реляционных или одномодельных NoSQL-хранилищах, часто не обеспечивают необходимой гибкости, производительности и удобства разработки для таких комплексных сценариев. Целью исследования является проектирование и сравнительный анализ производительности мультимодельного решения в контексте типовых игровых механик. Авторами разработана структура мультимодельного хранилища на базе СУБД ArangoDB, которая интегрирует документную, графовую и ключ-значение модели данных. Архитектура решения охватывает ключевые компоненты RPG-игр: управление игроками и инвентарём, систему квестов, диалогов, рецептов крафта, таблиц добычи, клановых взаимоотношений, а также полнотекстовый поиск по внутриигровой энциклопедии с использованием ArangoSearch. Экспериментальная часть включает подробное сравнение производительности разработанного мультимодельного хранилища с реляционной СУБД PostgreSQL и документной MongoDB на реалистичных наборах данных и запросах. Результаты демонстрируют значительное преимущество мультимодельного подхода при выполнении операций, требующих обхода сложных связей: например, поиск враждебных игроков через граф клановых отношений в ArangoDB выполняется в среднем в 11 раз быстрее, чем аналогичный JOIN-запрос в PostgreSQL.
В то же время, для сценариев с частыми модификациями линейно организованных данных (например, обновление статуса квестов) мультимодельное хранилище показывает несколько более низкую производительность по сравнению с реляционной моделью, что однако является допустимым в контексте общей архитектуры игрового проекта. Исследование подтверждает, что мультимодельные СУБД, в частности ArangoDB, представляют собой перспективное решение для игровой индустрии, позволяя в рамках единой платформы эффективно комбинировать различные модели данных, упрощать разработку и достигать высокой производительности на сложносвязанных данных, что является критически важным для современных многопользовательских игр -
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЗАЩИЩЕННОЙ ОТ ЗАРАЖЕНИЯ ВИРУСАМИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ SIR-МОДЕЛИ
Е. В. Карачанская , О.В. Рыбкина145-1572025-12-30Аннотация ▼Представлен анализ детерминированных моделей распространения эпидемии компьютерных вирусов (SIR-модели) и их классификация. Выделены основные направления исследований данных моделей. Приведен анализ существующих стохастических моделей на основе SIR-модели и их разнообразие. Предлагается метод построения стохастической SIR-модели на основе классической SIR-модели в виде системы стохастических дифференциальных уравнений Ито с винеровским процессом. Особенностью предложенного метода является сохранение инвариантов, один из которых присутствует в классической модели, а второй связан с постановкой задачи информационной безопасности. Показана возможность построения стохастической и детерминированной модели информационной системы, защищенной с вероятностью 1 от заражения компьютерными вирусами: стохастическая, инфицирование которой вирусами происходит непрерывно, и детерминированная, в которой вирус находится в информационной системе. Математическая стохастическая модель информационной системы, защищенной от эпидемии компьютерных вирусов, строится как система стохастических дифференциальных уравнений, первыми интегралами которой являются инварианты, сохраняющиеся с вероятностью 1. В качестве показателя защищенности системы рассматривается некоторое функциональное соотношение между переменными модели, сохраняющие постоянное значение. Внесение в модель компенсатора (программное управлением с вероятностью 1 (PCP1)), позволяет сохранять с вероятностью 1 заданный показатель защищенности, описанный с помощью переменных модели. Аналогичным образом, на основе предложенного алгоритма, строится детерминированная модель информационной системы, защищенной от заражения компьютерными вирусами. В построенную модель вводится управление, подобное программному управлению с вероятностью 1, которое позволит сохранять значение инвариантов. Особенность предлагаемых моделей состоит в том, что в модели сохраняются инварианты, связанные со свойствами, которые обеспечивают защищенность информационной системы. Исследование поведения построенных моделей проводится с использованием численного моделирования в среде MathCad. По результатам исследований сделаны выводы о возможности применения предложенного метода при построении стохастических моделей на основе других моделей распространения эпидемии, а также для моделей защиты информационной системы от распространения эпидемии компьютерных вирусов
-
МАНДАТНАЯ АТРИБУТИВНО-РОЛЕВАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ДОСТУПОМ В КРУПНОМАСШТАБНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
Д. О. Ларин , Р.И. Захарченко , С.А. Диченко2026-02-27Аннотация ▼В условиях стремительного развития информационных систем федерального масштаба, их эволюции в цифровые экосистемы, к процессу обеспечения безопасности обрабатываемой в них информации предъявляются новые требования. Такими требованиями, в частности, являются повышение доступности информации при управлении доступом пользователей с сохранением требуемого уровня ее конфиденциальности, принятие решения о доступе к ресурсам на основе множества факторов. Для их удовлетворения ранее было предложено множество композиционных моделей управления доступом на основе ролей и атрибутов, которые решили ряд актуальных проблем, сохранив удобство администрирования и обеспечив при этом гибкость и масштабируемость без «взрыва ролей». Однако известные модели все еще имеют существенный недостаток – невозможность их использования в информационных системах, где обрабатывается информация высокого уровня значимости. Целью исследования является разработка в рамках методологии субъект-сущностного подхода теории информационной безопасности новой мандатной атрибутивно-ролевой модели управления доступом, а также ее формальное описание с помощью математического аппарата теории автоматов. Использование модели позволит предотвращать запрещенные информационные потоки от объектов с высоким уровнем конфиденциальности к объектам с низким уровнем конфиденциальности динамически, в процессе ограничения набора разрешений, назначенных роли, с помощью реализации мандатного разграничения доступа через отдельную атрибутивную политику, сохраняя при этом возможность предоставления пользователям доступа высокой степени детализации на основе атрибутов контекста. Применение модели может быть востребовано в крупномасштабных информационных системах, где одновременно обрабатывается информация различных уровней конфиденциальности и, ввиду особенностей функционирования, необходима реализация атрибутивного управления доступом.
-
ПРИМЕНЕНИЕ МЯГКИХ СИТУАЦИОННО-КОГНИТИВНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ СИСТЕМАМИ И ПРОЦЕССАМИ
С. А. Федулова244-2542026-07-07Аннотация ▼В настоящее время востребованным является создание методов и технологий интеллектуального управления сложными системами и процессами, которые учитывают ситуационную осведомленность о решаемых проблемах, различные стратегии управления и сценарии достижения целевых ситуаций в условиях неопределенности различного типа. В наибольшей степени специфику ситуационной осведомленности при управлении такими системами и процессами учитывают модели и методы, основанные на нечетком ситуационном и нечетком когнитивном подходах. Однако ограничениями известных нечетких ситуационных моделей (НСМ) и основанных на этих моделях методов при управлении сложными системами и процессами в условиях неопределенности, является: сложность учета взаимовлияния ситуационных признаков, приводящая к неоднозначности переходов из одной нечеткой ситуации в другую при воздействии соответствующих управляющих решений; сложность оценки одновременного воздействия нескольких управляющих решений на различные взаимозависимые ситуационные признаки; недостаточный учет фактора времени и продолжительности воздействия управляющих решений на ситуационные признаки; сложность задания и моделирования сценарной динамики НСМ с учетом различных стратегий управления. В данной статье рассмотрены вопросы применения новой предложенной разновидности мягких ситуационно-когнитивных моделей (МСКМ), в которых результаты нечеткого когнитивного моделирования используются для оценки степени и времени воздействия управляющих решений на взаимозависимые ситуационные признаки НСМ. За счет этого формируется наилучшая, в зависимости от выбранной стратегии, последовательность управляющих решений, и обосновывается время их применения. В качестве примера рассмотрено интеллектуальное управление турбокомпрессорными воздушными установками (ТВУ) на основе применения предлагаемых МСКМ. Проведены экспериментальные исследования, получены результаты сравнительной оценки, которые позволяют обосновать повышение качества интеллектуального управления и эффективности функционирования ТВУ в условиях неопределенности с использованием МСКМ для различных стратегий управления и сценариев достижения целевых ситуаций
-
БОРТОВАЯ АКТИВНО-ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ПОДВОДНОГО ВИДЕНИЯ ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА «ВОЗДУХ-ВОДА»
Ю. К. Грузевич , Ю.Н. Гордиенко , П. С. Альков , Д. В. Волков , М.С. Ходаковская2025-04-27Аннотация ▼Целью данной работы является создание системы обнаружения подводных объектов, пред-
назначенная для установки на надводные платформы (летательные аппараты или дистанционно
пилотируемые летательные аппараты). Системы такого типа могут применяться для решения
широкого спектра задач в различных областях народного хозяйства: поиск редких рыб и морских
млекопитающих, определение путей их миграции, диагностика и прокладка подводных трубопро-
водов и сетей волоконных кабелей, контроль загрязнения толщи морских вод, поиск затонувших
кораблей и археологических ценностей, проведение спасательных работ. Для решения данной за-
дачи был описан процесс распространения лазерного излучения до объекта через границу раздела
«воздух-вода», смоделирована взволнованная морская поверхность, предложен ряд математиче-
ских допущений и приближений. В практической части была разработана структурная схема
лазерной оптико-телевизионной активно-импульсной системы подводного видения, включающая в
себя приемный и передающий каналы, а также устройство управления, состоящее из блока обра-
ботки изображений и контроллера управления. В состав приемного канала вошел электронно-
оптический преобразователь III+ поколения, высокочувствительный в спектральном диапазоне
прозрачности морской воды. Основным элементом передающего канала является высокоэффек-
тивный импульсный лазер, излучающий в спектральном диапазоне прозрачности морской воды.
Собранный прибор прошел полевые испытания, в результате которых стало понятно, что обна-
ружение и распознавание подводных целей с борта летательного аппарата через границу раздела
«воздух-вода» по сформированному изображению возможно, предельная дальность обнаружения
и распознавание подводных целей активно-импульсной системы подводного видения с борта ле-
тательного аппарата через границу раздела «воздух-вода» в основном определяется: затуханием
оптического излучения в морской воде и мощностью подсвечивающего лазерного импульсного из-
лучения, При этом, отличительной особенностью работы активно-импульсной системы подвод-
ного видения является то, что увеличение дальности обнаружения и распознавания практически
прямо пропорционально до определенного уровня мощности лазерного излучения, а дальнейшее
увеличение мощности приводит к незначительному увеличению дальности -
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ
О. С. Волуева2021-02-13Аннотация ▼Одной из главных задач при получении непрерывно-литой стальной заготовки явля-
ется обеспечение внутренней однородности слитка, которая во многом определяется про-
цессами начальной кристаллизации. Несовершенство управления процессом разливки на
начальном участке «стальковш-промковш-кристаллизатор», а именно уровнем металла в
кристаллизаторе, приводит к возникновению не только внутренней неоднородности, но и
дефектов поверхности, а также искажению формы заготовки. Так, падение уровня ниже
заданного значения ведет к окислению внутренней поверхности образовавшейся корочки
слитка и его структурной неоднородности. При повышении уровня металла происходит
перелив за твердую корку, что приводит к увеличению глубины следов качания и захвату
неметаллических и шлаковых включений. Поэтому важнейшим технологическим элемен-
том машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является кристаллизатор. Научная и
техническая сложность задачи управления уровнем обусловлена отсутствием технических
средств, способных осуществлять измерение уровня металла в реальных технологических
условиях с требуемой точностью, а также изменения параметров объекта в процессе
эксплуатации и в нестационарных режимах работы. Одним из направлений повышения
эффективности управления стабилизацией уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ яв-
ляется модернизация существующих систем управления за счет внедрения новых алгорит-
мов управления. Для этого необходимо выделить факторы, влияющие на стабильность
уровня металла, с целью их оценки и компенсации. В работе предложено использовать
принцип комбинированного управления на основе компенсации основных возмущений и об-
ратной связи по регулируемой координате. Выполнен синтез статических компенсаторов
с постоянным и переменным коэффициентом компенсации в соответствии с принципом
инвариантности, что позволило значительно уменьшить отклонение управляемой величи-
ны в нестационарных режимах работы. -
РАЗРАБОТКА МИКРОКОМАНД И ОСНОВНЫХ БЛОКОВ АППАРАТНОГО УСКОРИТЕЛЯ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
С. М. Гушанский, В. С. Потапов , Ю.М. Бородянский2021-02-13Аннотация ▼На всех этапах развития информационных технологий уделялось и уделяется в на-
стоящее время большое внимание вопросам моделирования функционирующих специализи-
рованных высокопроизводительных вычислительных систем, позволяющих обеспечивать
необходимые показатели по быстродействию в сочетании с минимизированными затра-
тами программных ресурсов и потребляемой энергии. Разработанная информационная
система, ориентированная на человеко-машинное взаимодействие, позволяет наглядно
увидеть сильные и слабые стороны разрабатываемого квантового вычислительного уст-
ройства, доказать преимущества его использования. Разрабатываемая моделирующая
информационная система является наглядным пособием для понимания основных методов
взаимодействия информационных процессов и информационных ресурсов. Ряд важнейших
задач не может быть решен с помощью классических вычислительных машин, в том чис-
ле, классических суперкомпьютеров, за разумное время. В последнее время наблюдается
стремительный рост интереса к квантовым компьютерам. Данная статья посвящена
решению задачи исследования и разработки схемы и методики симуляции аппаратного
ускорителя квантовых вычислений. Работа затрагивает задачи исследования и разработ-
ки методов функционирования квантовых схем и моделей квантовых вычислительных уст-
ройств. Актуальность данных исследований заключается в математическом и программ-
ном моделировании и реализации основополагающих компонентов моделей квантовых вы-
числений. Научная новизна данного направления выражается в оптимизации квантового
вычислительного процесса. Научная новизна данного направления в первую очередь выра-
жается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых исследований по ряду на-
правлений. Целью работы является реализация методики построения аппаратного уско-
рителя. Реализовано техническое обеспечение информационной квантовой системы и про-
цессов, в том числе новые программные средства передачи и представления информации.
Использование информационной системы квантовых вычислений отличается от своих
аналогов существенным увеличением скорости решения вычислительных задач и, самое
главное, экспоненциальным увеличением скорости решения NP-полных задач, которые на
классических машинах могут решаться за неприемлемое время. В следствии того, что
класс NP задач широк, применимость и значимость разработанной методики построения
модульной системы квантовых вычислений не вызывает сомнения. -
МНОГОЭТАПНЫЙ МЕТОД АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ИСКАЖЕННЫХ ТЕКСТОВ
Д. В. Вахлаков, В.А. Пересыпкин, С. Ю. Мельников2021-02-25Аннотация ▼Одним из основных факторов, существенно затрудняющих понимание, перевод и
анализ текстов, полученных при автоматическом распознавании речи или оптическом
распознавании изображений текстов, являются содержащиеся в них искажения в виде
ошибочных символов, слов и словосочетаний. Наиболее характерными ошибками систем
распознавания являются: – замена слова на похожее по звучанию или графическому напи-
санию; – замена нескольких слов на одно; – замена одного слова несколькими; – пропуск
слов; – вставка или удаление коротких слов (в т.ч. предлогов и союзов). В результате рас-
познавания получается текст, имеющий искажения и состоящий, в основном, из словарных
слов, в том числе и в местах искажений. При большом количестве искажений тексты
становятся практически нечитаемыми. Автоматическая обработка таких текстов весь-
ма затруднительна, хотя эта задача является актуальной как для русского, так и для дру-
гих распространенных языков. Программные средства коррекции, хорошо работающие при
малых искажениях в тексте, в случае текстов с высоким уровнем искажений, вне зависи-
мости от их происхождения, показывают неудовлетворительные результаты. Это дела-
ет необходимым разработку самостоятельных подходов к коррекции искаженных тек-
стов. Предложен новый многоэтапный метод коррекции искаженных текстов, основан-
ный на последовательном определении ошибок и исправлении искаженных текстов. Иска-
женными считаются несловарные словоформы и словоформы, вероятность появления
которых в тексте в соответствии с выбранной вероятностной моделью меньше заданно-
го порога. После установки признака искаженности для отдельных слов происходит рас-
пространение этого признака на их сочетания, т.е. выделяются искаженные фрагменты
текста. Для них строится список возможных вариантов слов, в который попадают толь-
ко те словоформы из словаря, которые находятся от исследуемого слова на определенном
расстоянии Левенштейна. Скорректированный текст из вариантов слов получается в
результате поиска наиболее вероятной цепочки словоформ. Метод коррекции состоит из
нескольких этапов, на каждом этапе корректируются лишь те фрагменты текста, кото-
рые остались искаженными после предыдущего этапа коррекции. Метод позволяет за-
метно повысить качество (точность) коррекции. В проведенных экспериментах качество
коррекции в терминах F1-меры для средне искаженных текстов повысилось на 9 %, а для
сильно искаженных текстов – на 7.7 %. -
О ТОЧНОСТИ И ТРУДОЕМКОСТИ МНОГОЭТАПНОГО МЕТОДА КОРРЕКЦИИ ИСКАЖЕННЫХ ТЕКСТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ИСКАЖЕНИЯ
Д.В. Вахлаков , В. А. Пересыпкин , А.В. Германович , С.Ю. Мельников , Н.Н. Цопкало130-1422021-10-05Аннотация ▼Одним из основных факторов, существенно затрудняющих понимание, перевод и
анализ текстов, полученных при автоматическом распознавании речи или изображений
текстов, являются содержащиеся в них искажения в виде ошибочных символов, слов и
словосочетаний. До недавнего времени не существовало эффективных программных
средств коррекции текстов со значительными искажениями, хотя эта задача является
актуальной как для русского, так и для других распространенных языков в условиях актив-
ного использования систем распознавания в перспективных системах дополненной реаль-
ности. Авторами был предложен новый многоэтапный метод коррекции искаженных тек-
стов, значимо повышающий точность коррекции (количество правильно скорректирован-
ных слов в тексте) и основанный на последовательном определении ошибок и их исправле-
нии. В настоящей работе оцениваются точность и трудоемкость предложенного метода
коррекции искаженных текстов при различных уровнях искажений, определяется его ме-
сто среди других современных подходов к коррекции. Наиболее характерными ошибками
систем распознавания являются: – замена слова на похожее по звучанию или графическому
написанию; – замена нескольких слов на одно; – замена одного слова несколькими; – про-
пуск слов; – вставка или удаление коротких слов (в т.ч. предлогов и союзов). В результате
распознавания получается текст, имеющий искажения и состоящий, в основном, из сло-
варных слов, в том числе и в местах искажений. При большом количестве искажений тек-
сты становятся практически нечитаемыми. В связи с тем, что подобрать в необходимом
количестве тексты с широким диапазоном уровней искажений по результатам реального
машинного распознавания речи и изображений текстов представляется проблематичным,
использовалось программное моделирование искажений. Предложена и программно реали-
зована методика искажений текста, моделирующая результаты работы систем распо-
знавания в широком диапазоне искажений, в необходимом количестве подготовлены иска-
женные тексты. При работе предложенного многоэтапного метода коррекции искажен-
ными считаются несловарные словоформы и словоформы, вероятность появления кото-
рых в тексте в соответствии с выбранной вероятностной моделью текста меньше за-
данного порога. Для них строится список возможных вариантов слов, в который попада-
ют только те словоформы из словаря, которые находятся от исследуемого слова на опре-
деленном расстоянии Левенштейна. Скорректированный текст из вариантов слов получа-
ется в результате поиска наиболее вероятной цепочки словоформ. Метод коррекции со-
стоит из нескольких этапов, на каждом этапе корректируются лишь те фрагменты тек-
ста, которые остались искаженными после предыдущего этапа коррекции. По результа-
там проведенных экспериментов по коррекции искаженных текстов сделан вывод, что
предложенный метод коррекции показал хорошие результаты со средним значением
1 F -меры >50 % в диапазоне искажений от 0 до 75 %. Эксперты-лингвисты подтвердили
плодотворность предложенного подхода к коррекции и его предпочтительность по срав-
нению с другими современными подходами, зафиксировав, что при количестве искажений <50 % скорректированный текст читается с гораздо меньшими усилиями, чем искаженный, а при количестве искажений до 70% слов скорректированный текст еще позволяет выделить полезную информацию о содержании текста -
СПЕЦИАЛЬНОЕ МОДЕЛЬНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОАКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОВЫМ ПОВЕДЕНИЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
О. В. Кофнов , С.А. Потрясаев , Б.В. Соколов , П. М. Трефилов2021-04-04Аннотация ▼Рассматривается проактивное управление групповым поведением робототехнических
средств на основе поведенческих моделей, где интеллект формируется как результат пове-
дения множества физических сущностей. Исследуемый комплекс представляет собой мно-
жество распределенных агентов, функционирующих в реальном масштабе времени в среде с
возмущающими воздействиями. Для рассматриваемого сетевого объекта используется мо-
дель взаимодействия Дж. Бойда, описывающая цикл работы системы управления этого объ-
екта. Исходными данными для решения поставленной задачи управления являются горизонт
планирования, сценарий действия группы, множество агентов с сопоставленным им набором
элементарных действий, множество предметно ориентированных ограничений на использо-
вание сценария и показатель качества решения задачи управления. Требуется осуществить
распределение агентов в пространстве и во времени на множестве действий сценария с уче-
том всех возможных ограничений. Разработанная технология позволяет опережать воз-
можные сценарии реализации возмущающих воздействий. Используется методология ком-
плексного предсказательного моделирования процессов проактивного управления и координа-
ции поведения самоорганизующейся группы роботов, где в качестве базовых моделей исполь-
зуются новые логико-динамические модели. Одним из основных достоинств разработанных
комбинированных моделей, методов, алгоритмов и программ является обеспечение на кон-
цептуальном, модельно-алгоритмическом, информационном и программном уровнях детали-
зации корректного согласования аналитико-имитационных моделей управления структурной
динамикой сложных динамических объектов с их логико-алгебраическими и логико-
лингвистическими аналогами (моделями), построенными на основе интеллектуальных ин-
формационных технологий. Также разработан специализированный язык описания и исследо-
вания как задач моделирования, планирования, проактивного мониторинга и управления ука-
занными объектами, так и задач диалогового взаимодействия, планирования вычислений,
обработки данных и знаний. Основное отличие и достоинство предложенного подхода со-
стоит в том, что задачи моделирования, планирования и управления конфигурацией и рекон-
фигурацией робототехнических средств решаются не изолировано, а интегрировано в рам-
ках общей проблемы проактивного управления структурной динамикой. -
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОНЫ МАНЕВРИРОВАНИЯ РТК НА ОСНОВЕ ТАКТИЛЬНОЙ И ЗРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
В. П. Носков, И.В. Рубцов, К.Ю. Машков , А.В. Вазаев2021-04-04Аннотация ▼Для повышения возможностей и расширения области применения робототехниче-
ских комплексов специального и военного назначения предлагается переходить сначала от
принимаемых в настоящее время на вооружение систем дистанционного управления к полу-
автономным системам, осуществляющим контроль за действиями оператора и выполняю-
щим часть его функций. А затем – к автономным системам управления, способным функ-
ционировать в режиме “молчания”, в экранированных зонах и за пределами дальности
средств радиосвязи. Такая интеллектуализация бортовых систем управления позволит ис-
ключить принципиальные ограничения и недостатки, обусловленные каналом связи, и обеспе-
чивает реализацию группового управления. Показано, что основой повышения автономности
робототехнических комплексов через интеллектуализацию бортовых систем управления, как
при управлении движением, так и при управлении навесным оборудованием, является решение
бортовыми средствами задач формирования модели внешней среды и определения координат
объекта управления. Наличие модели внешней среды и текущих координат объекта управле-
ния позволяет автоматизировать планирование и отработку траектории движения, что и
обеспечивает автономное функционирование робототехнических комплексов. Рассмотрена
сложная проблема классификации зоны маневрирования по критериям геометрической и
опорной проходимости с учетом характеристик движителя, геометрии рельефа и опорных
свойств грунта. Описаны существующие методы и алгоритмы, а также приведены резуль-
таты экспериментальных исследований по решению следующих основных задач данной про-
блемы: – классификации зоны маневрирования по критерию геометрической проходимости
по данным бортовой системы технического зрения на основе 3D-лазерного сенсора; – распо-
знавания типов грунтов по данным комплексированной системы технического зрения, со-
стоящей из взаимно-юстированных 3D-лазерного сенсора, цветной видеокамеры и теплови-
зора, имеющих общую зону обзора; – использования аппарата нейронных сетей для повыше-
ния достоверности распознавания типов грунтов; – определения опорных характеристик
грунта по измерениям реакций движителя в процессе движения. Сформулированы перспек-
тивные направления дальнейших исследований в части комплексирования тактильной и зри-
тельной информации для повышения достоверности классификации участков зоны маневри-
рования по комплексному критерию геометрической и опорной проходимости. -
АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИНТЕЗАТОРАХ ЧАСТОТ С РАЗЛИЧНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НЕЛИНЕЙНОГО ЗВЕНА В КОНТУРЕ ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ
А. М. Пилипенко , А.А. Кольцов2022-01-31Аннотация ▼Рассмотрены синтезаторы частот на основе системы фазовой автоподстройки
частоты (ФАПЧ), в которых используются фазовые детекторы (ФД) с различными нели-
нейными передаточными характеристиками. Целью данной работы является оценка бы-
стродействия синтезаторов частот в зависимости от вида нелинейности ФД и матема-
тическое описание нелинейной характеристики ФД, обеспечивающей максимальное быст-
родействие синтезатора частот. В соответствии с поставленной целью в статье были
решены следующие задачи: разработана обобщенная модель синтезатора частот с
ФАПЧ; описаны математические модели статических характеристик нелинейного звена
системы ФАПЧ при использовании различных видов известных ФД и модифицированногоФД с апериодической характеристикой; выполнен анализ динамики системы ФАПЧ при
изменении статической характеристики нелинейного звена. Модифицированный ФД обес-
печивает релейное управление процессами установления заданной частоты в синтезаторе
при возникновении большого фазового рассогласования. Получены численные оценки быст-
родействия синтезатора частот в зависимости от начального отклонения частоты при
использовании известных ФД и модифицированного ФД. Показано, что применение моди-
фицированного ФД позволяет уменьшить время установления частоты примерно в 1,5
раза по сравнению с наилучшим по быстродействию известным ФД. Определены опти-
мальные значения управляющего сигнала, обеспечивающие максимальное быстродействие
синтезатора частот с модифицированном ФД при заданных отклонениях частоты в ре-
жиме больших возмущений. Результаты данной работы справедливы для синтезаторов
частот на основе ФАПЧ UHF, L, S и С-диапазонов (от 300 МГц до 8 ГГц), использующихся
в беспроводных системах связи четвертого поколения (4G) и пятого поколения (5G). -
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УСКОРЕНИЯ
В.В. Янчич2021-07-18Аннотация ▼Исследования выполнены с целью получения данных, необходимых для повышения
точности расчета и оптимизации конструкций пьезоэлектрических датчиков механиче-
ских величин, которые широко используются для контроля, мониторинга и диагностики
сложного оборудовании и инженерных сооружений в различных областях техники. Задача
исследований состоит в изучении особенностей рабочих деформаций в пьезоэлектрическом
электромеханическом преобразователе в области крепления к основанию датчика и оценке
их влияния на основные метрологические характеристики. Объектом исследования являет-
ся электромеханический преобразователь в виде цилиндрического монолитного блока из
пьезоэлектрической керамики с отношением высоты к диаметру от 0,33 до 2, закреплен-
ный на основании датчика, на которое воздействует поступательное ускорение вибраци-
онных колебаний со стороны контролируемого объекта. С использованием программного
пакета ANSYS Multiphysics исследована математическая модель преобразователя с двумя
принципиально разными типами крепления «свободно-скользящего» и «жесткого». При
этом выявлен механизм поперечного механического шунтирования деформации преобразо-
вателя в области границы жесткого креплении. Для количественной оценки влияния усло-
вий крепления на характеристики преобразователя предложены «коэффициент влияния
крепления» и формула для его определения при различных отношениях высоты к диаметру
преобразователя. Для определения влияния крепления преобразователя в реальных конст-
рукциях датчиков разработана методика и проведены экспериментальные исследования с
учетом свойств используемых на практике конструкционных материалов и наиболее час-
то применяемого упругого поджатия элементов. Установлено, что свойства материала
основания и соотношения размеров преобразователя в реальной конструкции датчика мо-
гут вызывать изменения его коэффициента преобразования по напряжению до 15 %, ко-
эффициента преобразования по заряду до 22 %, электрической емкости до 9 % и частоты
продольного резонанса до 16 %. Влияние граничных условий крепления снижается одновре-
менно с возрастанием относительной высоты преобразователя. Экспериментально полу-
чены данные для расчета коэффициента влияния крепления при выполнении основания
датчиков из металлов с модулем упругости от 74 до 300 ГПа и плотностью от 2,7 до 17,5
т/м3. Результаты проведенных исследований могут учитываться при конструировании
пьезоэлектрических датчиков механических величин. -
МОДЕЛЬ РАССЕЯНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ОТ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
В. А. Деркачев2021-07-18Аннотация ▼Рассматривается модель рассеяния радиолокационных сигналов от беспилотных ле-
тательных аппаратов (БПЛА) мультироторного типа для формирования обучающих дан-
ных нейросетевого классификатора. В последнее время к изучению вопроса обнаружения и
классификации малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) наблюдает-
ся повышенный интерес, который связан с развитием номенклатуры БПЛА в продаже и
производстве. Помимо развития БПЛА увеличение производительности вычислителей по-
зволило создавать классификаторы с использованием новых нейросетевых алгоритмов.
Данная модель осуществляет формирование радиолокационных изображений, получаемых
в результате отражения от беспилотного летательного аппарата радиолокационного
сигнала с линейной частотной модуляцией с учетом конфигурации, характеристик, теку-
щего местоположения и параметров полета наблюдаемого объекта. При расчете отра-
женного сигнала учитывается углы поворота БПЛА (тангажа, крена и рыскания), скоро-
сти полета, размера и местоположения винтов в текущей конфигурации БПЛА. Получен-
ная модель может быть полезна для формирования обучающего набора классификатора
беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа, построенного с использо-
ванием сверточных нейронных сетей. Необходимость использования модели, формирую-
щей данные для нейронной сети, обуславливается требованием к большому числу обучаю-
щих и верифицирующих выборок, а также большим разнообразием конфигураций беспи-
лотных летательных аппаратов, что сильно увеличивает сложность и стоимость созда-
ния обучающего датасета с применением экспериментальных измерений. Помимо собст-
венно обучения нейронной сети, данную модель можно применить для оценки возможно-
сти обнаружения и классификации различных видов мультироторных БПЛА, в разработке
специализированной радиолокационной станции обнаружения данного вида объектов. -
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ И РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В РАМКАХ КВАНТОВЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ
С.М. Гушанский , В. С. Потапов , В.И. Божич2021-08-11Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компьюте-
рам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-механических явле-
ний, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных в выходные, которые
реально смогут обеспечить эффективную производительность на 3–4 порядка выше, чем лю-
бые современные вычислительные устройства, что позволит решать перечисленные выше и
другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе времени. Данная статья посвящена ре-
шению задачи исследования и разработки методов оптимизации квантовых вычислений в рам-
ках применения квантовых ускорителей. Предложена структурная схема аппаратного ускори-
теля для увеличения производительности моделируемых квантовых вычислений. Была проведе-
на разработка структурной схемы модуля связи аппаратного ускорителя и программной моде-
ли.Актуальность данных исследований заключается в математическом и программном моде-
лировании и реализации корректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых
ошибок в рамках разработки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач
классического характера. Научная новизна данного направления выражается в исключении
одного из недостатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного на-
правления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля кванто-
вых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явле-
ний и особенностей слабо освещена в мире. -
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ЕЕ РОБАСТНОСТИ В ЗАДАЧЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С АДДИТИВНЫМИ ПРОФИЛЯМИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Н.К. Полуянович , О. В. Качелаев , М. Н. Дубяго2025-01-30Аннотация ▼Рассматривается построение робастностой модели, оценка ее точности в задачах прогнози-
рования электрической нагрузки с аддитивными профилями потребления. Проведено исследование
влияния параметров нейросети (размер пакета данных; количество слоев нейросети; функции акти-
вации нейронов; оптимизаторы) на погрешность прогнозирования электропотребления. Приведены
графики сравнения профилей фактического и прогнозного потребления и отклонения прогноза для
потребления электроэнергии выше среднего значения за рассматриваемый период. Подобраны оп-
тимальные параметры прогностической нейросетевой модели в ручном режиме. Результат иссле-
дования разновидностей генетических алгоритмов выявил оптимальный гибридный алгоритм обуче-
ния нейросетевой модели основании на быстрой сходимости решения. Проведено тестирование
созданного на языке “Python” алгоритма подбора гиперпараметров сети на данных об электропо-
треблении с различными характерами потребления электроэнергии. Проведенное обучение и тести-
рование генетического алгоритма подтвердило возможность получения прогнозов большей точно-
сти и возможность автоматизации подбора оптимальных гиперпараметров. В задачах прогнозиро-
вания электропотребления с использованием нейросетевой модели, независимо от способа создания
структуры, подобрана оптимальная метрика. Выявлено, что для потребителей с аддитивными
профилями потребления электроэнергии целесообразно использовать робастную функцию потерь
Хьюбера, в то же время, для потребителей с цикличным или имеющим закономерности профиле
потребления электроэнергии применение скользящего окна увеличивает ошибку, в отличии от адди-
тивных потребителей. Показано, что применение генетического алгоритма значительно увеличива-
ет точность прогнозирования благодаря индивидуальному подбору оптимальных параметров для
конкретного потребителя. Разработана структурная схема интеллектуального устройства про-
гнозирования режимов энергопотребления. Введена система помощи принятия решений, позволяю-
щая реализовать планово-упреждающее управление, основываясь на данных, снимаемых со счетчика
электроэнергии и полученных в результате работы нейросетевой модели прогнозирования. Система
помощи принятия решений производит расчет отклонения прогнозных величин потребленной мощ-
ности от фактических и как результат – выдает рекомендации диспетчеру распределительных
энергосетей. На основании данных от системы помощи принятия решений оператор распредели-
тельных энергосетей может принимать решение о заказе необходимого объема электроэнергии,
получает возможность контролировать возможные всплески и снижения потребления электро-
энергии у потребителя, ненормированную работу оборудования, а также дополнительно контроли-
ровать адекватность работы нейросетевой модели -
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА МОДЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
С. И. Клевцов2021-11-14Аннотация ▼Рассматриваются вопросы выбора вида и параметров модели характеристики пре-
образования интеллектуального датчика физических величин на примере датчика давле-
ния. Характеристика преобразования интеллектуального датчика представляет собой
математическое, алгоритмической и программное обеспечение для вычисления физической
величины на основе электрических сигналов, которые поступают с измерительных каналов
датчика. Модель характеристики преобразования должна быть адаптирована к конфи-
гурации функции преобразования чувствительного элемента датчика и особенностям по-
ведения этой функции при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. В работе
рассмотрены различные модели характеристики преобразования, определены особенности
их применения, достоинства и недостатки, достижимые уровни погрешности аппрокси-
мации реальной характеристики, которые влияют на конечную точность измерений ин-
теллектуального датчика. Интеллектуальные датчики используются для задач измерения
физических величин в различных технических системах и требования к точности измере-
ний в реальных задачах различны. Точность измерений в значительной степени определя-
ется степенью аппроксимации реальной характеристики датчика ее математической
моделью. Чем сложнее модель, тем, как правило, сложнее ее реализовать в датчике и тем
выше стоимость измерений. Поэтому важно управлять погрешностью аппроксимации
характеристики преобразования, чтобы эффективно использовать датчик. Для управле-
ния погрешностью аппроксимации характеристики преобразования интеллектуального
датчика давления предложено воспользоваться методом мультисегментной пространст-
венной аппроксимации, а в качестве сегментов использовать модели линейных или нелиней-
ных пространственных элементов. Определены основные математические выражения,
схема управления погрешностью. Представлены результаты моделирования, которые по-
казывают возможность и преимущества использования метода для формирования про-
странственных моделей характеристики преобразования, которые адаптивны к измене-
ниям реальной функции преобразования датчика, учитывают влияние внешних факторов
на результаты измерений. Кроме того, метод позволяет модифицировать текущую мо-
дель пространственной аппроксимации, изменяя типы локальных пространственных эле-
ментов и таким образом, управлять погрешностью измерений -
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МАЛОВЫСОТНОГО МЕТОДА ПРОФИЛИРОВАНИЯ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
А.Н. Бакуменко , В. Т. Лобач2025-01-30Аннотация ▼Статья посвящена разработке и исследованию нового метода маловысотного профилиро-
вания отражающей поверхности с использованием радиолокатора с синтезированной апертурой
(PCA), который позволяет получать радиолокационные изображения с высоким разрешением как
по дальности, так и вдоль линии пути. В документе детально рассматриваются теоретические
основы функционирования PCA систем, особенности формирования и обработки сигналов, а
также создание имитационной модели для проверки эффективности предложенного метода.
В работе анализируются основные принципы работы РСА систем, включая использование зонди-
рующих сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Эти сигналы играют критически
важную роль в достижении высокой разрешающей способности, необходимой для качественного
отображения мелких деталей на поверхности земли. В статье уделяется внимание учету особен-
ностей движения носителя РСА, таких как его скорость и высота полета. Эти параметры ока-
зывают существенное влияние на качество получаемых изображений, и их правильное управление
позволяет значительно улучшить конечный результат. Авторы рассматривают влияние фазового
фронта волны и эффекта Доплера на форму принимаемого траекторного сигнала. Понимание
этих процессов необходимо для корректной интерпретации данных и повышения точности ра-
диолокационных изображений. Представлена разработанная имитационная модель на языке про-
граммирования MATLAB, которая позволяет симулировать работу радиолокатора и оценивать
качество получаемых изображений. Эта модель является важным инструментом для тестиро-
вания и оптимизации предложенного метода. В работе приводятся примеры результатов моде-
лирования, которые подтверждают работоспособность и адекватность предложенной модели.
Эти результаты показывают, что метод способен эффективно работать даже в сложных усло-
виях и обеспечивать получение высококачественных радиолокационных изображений. Таким обра-
зом, статья представляет новый и перспективный метод маловысотного профилирования от-
ражающей поверхности, который может быть использован в самых различных областях, вклю-
чая научные исследования, мониторинг окружающей среды, сельское хозяйство, а также военные
и гражданские приложения. -
КОМПЕНСАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В АВИАЦИОННЫХ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКАХ ДАВЛЕНИЯ
М. Е. Дробынин , Давуд Мохаммед Аль-Таи Омар, Е. В. Филина , П.А. Львов , С.А. Кузин2021-12-24Аннотация ▼В настоящее время пьезорезистивные датчики давления (ПДД) широко применяются
в различных микроэлектронных устройствах, используемых в авиационной технике. Пове-
дение электрического сигнала таких ПДД в основном зависит от температуры окружаю-
щей среды. Известно, что на температурный дрейф выходного сигнала ПДД влияют раз-
личные факторы: температурный эффект, зависимость сопротивления чувствительного
элемента от концентрации примесей, зависимость модуля Юнга мембраны датчика и под-
ложки от температуры и др. Установлено, что разработанная ранее аналитическая ка-
либровочная модель выходного сигнала ПДД, учитывающая отдельные температурные
эффекты, не позволяет измерять давление с требуемой точностью в диапазоне изменения
температур, характерном для авиационной техники, — от минус 60 до 140 С. Поэтому
для описания зависимости выходного сигнала ПДД от измеряемого давления и температу-
ры используются традиционные полиномиальные математические модели. В работе ис-
пользуется традиционный подход, когда зависимость выходного напряжения от давления
представляется с помощью полинома относительно невысокого порядка, а зависимости
коэффициентов этого полинома от температуры также задаются соответствующими
полиномами. К сожалению, температурные зависимости коэффициентов адекватно опи-
сываются только полиномами высокого порядка (не менее 7), что усложняет процедуру
идентификации модели и ведет к ошибкам вычислений. Поэтому авторы предложили ис-
кать зависимости коэффициентов от температуры в виде кубических сплайнов. В работе
подробно описана методика идентификации рассматриваемой полиномиальной модели и
получены выражения для корректировки показаний ПДД при измерениях давления в широ-
ких температурных пределах. С целью экспериментального подтверждения работоспо-
собности предложенного метода была использована интеллектуальная промышленная
автоматизированная система градуировки ПДД, описанная в работе. Показано, как с ее
помощью можно снимать экспериментальные данные для градуировки показаний датчика
в широких температурных пределах, и описана процедура идентификации математиче-
ской модели датчика давления, необходимой для минимизации затрат на его сертифика-
цию. Приведены результаты экспериментальных исследований конкретных ПДД, исполь-
зуемых в авиационной технике. -
РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОФИЛЬНОЙ ПРОХОДИМОСТИ ДВУХЗВЕННОГО ВНУТРИТРУБНОГО РОБОТА
А.И. Комиссаров , К. Е. Бяков , В.Б. Холоденко , О. А. Корниенко2021-12-24Аннотация ▼Способность многозвенного внутритрубного робота преодолевать изогнутые уча-
стки трубопроводов является важным показателем его профильной проходимости. Оцен-
ка данного показателя на этапе проектирования невозможна без проведения математиче-
ского моделирования процесса пространственного движения робота с учетом силового
взаимодействия движителей робота с трубопроводом. Целью данной работы является
создание динамической модели для оценки профильной проходимости двухзвенного внут-
ритрубного робота с колесными движителями. Разработка модели проводилась в про-
граммном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел «Универсальный
механизм» с использованием стандартных элементов описания механических систем и
специально разработанной модели контактного взаимодействия колесных движителей
робота с внутренней поверхностью трубопровода. Модель контактного взаимодействия
колес с трубопроводом была создана в среде MATLAB и скомпилирована в динамически
подключаемую библиотеку. Полученная динамическая модель верифицировалась по качест-
венному поведению робота при движении через изогнутый участок трубопровода и графи-
кам индикаторов профильной проходимости. Рассматривалось два варианта направления
изгиба трубопровода. В качестве индикатора профильной проходимости было предложено
использование минимального расстояния от выступающих электродвигателей актуато-
ров робота до внутренней поверхности трубопровода. Анализ результатов математического моделирования подтвердил адекватность поведения модели и показал, что разрабо-
танная динамическая модель может применяться для оценки профильной проходимости
внутритрубного двухзвенного робота на ранних этапах проектирования до изготовления
его натурного образца -
ГИБРИДНАЯ МЕТОДИКА ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ПРИОРИТЕТНОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ
С.А. Ткалич2022-03-02Аннотация ▼Рассматривается задача построения системы принятия решений в рамках автома-
тизированных систем безаварийного управления технологическими процессами на основе
моделей прогнозирования. Представлен анализ моделей и методов прогнозирования аварий-
ных ситуаций. Сформулирована задача разработки методики практической реализации
системы на основе интегрального критерия безаварийного управления, учитывающего
запасы времени на приведение процесса в нормальное состояние (система прогнозирования
аварийных ситуаций) и ресурсную составляющую (система планово-предупредительного
обслуживания). Сделан вывод о целесообразности построения систем принятия решений и
автоматизированных систем управления на основе моделей прогнозирования, как наиболее
перспективного подхода к решению задачи безаварийного управления технологическими
процессами. Принцип построения системы принятия решений основан на использовании
интегрального критерия безаварийного управления. Представлена блок - схема алгоритма
расчёта интегрального критерия безаварийного управления. Предложена гибридная мето-
дика практической реализации подобных систем на основе приоритетного регулирования,
включающего в себя и штатный регулятор. Описана процедура формирования приоритет-
ных регуляторов по данным прогноза. Приведена блок-схема алгоритма приоритетного
регулятора, определяющего критический параметр на основе теории чувствительности.
В случае положительного прогноза на аварию происходит выбор критического параметра
по максимуму коэффициента чувствительности и на штатный регулятор из матрицы
критических значений подается в качестве уставки минимальное или максимальное значе-
ние параметра в зависимости от знака скорости его изменения. Дана структура системы
принятия решения на основе концепции безаварийного управления технологическими про-
цессами. Станция безаварийного управления формирует данные для модуля принятия ре-
шения на основе композиционной модели прогнозирования аварийных ситуаций и инте-
грального критерия безаварийного управления. Приведена блок-схема алгоритма модуля
принятия решения по приоритетному регулированию. -
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОНОМНОСТИ ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ДВУХКОЛЕСНОГО РОБОТА
А. А. Ткаченко , Д.Д. Девяткин2022-04-21Аннотация ▼Управление с прогнозированием (Model Predictive Control) – это усовершенствован-
ный метод управления процессами, который используется при соблюдении набора ограни-
чений. С инженерной точки зрения MPC-метод проектирования систем управления явля-
ется привлекательным, т.к. является сравнительно простым при проектировании, в том
числе для решения сложных производственных задач. Данный метод схож с классическим
синтезом системы управления на основе линейно-квадратичного регулятора (LQR). Ключе-
вое различие между MPC и LQR заключается в том, что управление с прогнозированием
решает задачу оптимизации в пределах скользящего временного горизонта, в то время как
линейно-квадратичный метод используется для решения той же задачи фиксированное
временное окно. В работе рассматривается способ построения системы управления для
двухколесного мобильного робота с использованием Model Predictive Control. Приведен про-
цесс построения математической модели механической системы робота, а также выпол-
нена линеаризация полученной модели. Представлены основные принципы построения сис-
темы управления на основе MPC для линейных систем без внешних возмущений, а также с
использованием наблюдателя для оценки состояний модели при влиянии аддитивных белых
гауссовских шумов. Рассмотрен вариант синтеза системы управления с накладываемыми
ограничениями на входной сигнал. Также представлен способ определения положения двух-
колесного робота в пространстве с помощью системы технического зрения, которая ос-
нована на использовании искусственной нейронной сети. Приведена архитектура модели,
использующаяся совместно со стереокамерой, с помощью которой реализуется построе-
ние карты глубины изображения. В качестве архитектуры нейронной сети используется,зарекомендовавшая себя модель YOLOv3. В работе описываются модели, которые неспо-
собны проводить обработку данных в режиме реального времени. Помимо вышеперечис-
ленного в работе подробно описывается принцип работы модели глубокого обучения –
YOLOv3, которая основана на нескольких блоках обработки входных данных. Представле-
но подробное описание реализации стереокамеры в связке с моделью искусственной ней-
ронной сети с помощью языка программирования Python и библиотек для работы с видео-
данными и стереокамерой.
