Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 9.
-
РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ГРАФОВ ПРИ ОТСУТСТВИИ НАБЛЮДАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
А.Н. Целых , В. С. Васильев , Л.А. Целых , С.А. Барковский163-1732025-10-01Аннотация ▼Статья посвящена решению основной обратной задачи спектральной теории графов – определении основных параметров графа по спектру его собственных значений. В данной работе нас интересуют когнитивные причинные графовые модели сложных систем, динамика переменных которых недоступна. Мы рассматриваем нестохастические графовые модели, которые имеют нечисловые значения узлов и связей, а также плохо определенные системные факторы. При отсутствии исходных данных решение обратной задачи для направленного взвешенного знакового графа становится значительно более сложным. Когда графы имеют одинаковую топологию, но разные веса на дугах, то их спектры образуют в пространстве решений некоторое множество нечетких коллинеарных векторов. Линии этих векторов расходятся в пространстве векторов из-за их направленности к разным вершинам. В данной работе предлагается использовать алгоритм, позволяющий точно восстановить веса когнитивного графа, когда известен условный главный собственный вектор и топологический шаблон матрицы смежности. Данный алгоритм учитывает важную особенность матрицы смежности графа – направление главного собственного вектора к целевой вершине, что позволяет найти правильное решение из набора нечетких коллинеарных векторов в пространстве решений. Для того, чтобы добиться полного восстановления весов графа с приемлемой точностью предлагается объединить спектр графа и модель эффективную управления с задачей комбинаторной оптимизации. Восстанавливая веса матрицы смежности с использованием нашего подхода, мы сравниваем их с заданным графом. При сравнении учитываются такие параметры графа, как спектр графа, коэффициенты подобия для реконструированной матрицы, векторы отклика и управления
-
ПОСТРОЕНИЕ ТРАЕКТОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ОТСУТСТВИИ НАБЛЮДАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
А.Н. Целых , В. С. Васильев , Л.А. Целых , Е.С. Подоплелова224-2332025-07-24Аннотация ▼Построение оптимального управления при полном отсутствии данных о динамике системы является актуальной проблемой. В данной статье предлагается решение линейной квадратичной задачи (ЛК) с конечным горизонтом для инвариантной ко времени системы с матрицей динамики графа. В отличие от задачи регулирования, устойчивость и полная управляемость системы не предполагаются. Построение траектории управления контролируется направлением нарастания изменения состояния переменных за малое число шагов, которое определяется условным главным собственным вектором матрицы смежности графовой модели. Решение классического оптимального управления осуществляется в автономном режиме и требует полного знания динамики системы. В условиях отсутствия полного знания динамики системы решение задач оптимального управления системами с неопределенностью, в том числе дискретными линейными системами, вызывают значительный интерес в последние годы. Основным подходом, когда полная информация о системе недоступна, является дизайн оптимального управления, при котором первоначально определяются параметры системы, а затем решается алгебраическое уравнение в двойственном пространстве. Важным отличием от стандартной задачи дискретного управления является то, что модель управления была модифицирована для оценки изменений состояния переменных при управлениях, передаваемых через матрицу динамики. Предложенный алгоритм с использованием графовой матрицы реализует рекуррентные вычисления динамических и сопряженных уравнений, а также метод Пауэлла для решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Авторами введена новая интерпретация математической конструкции матрицы динамики системы в стандартной задаче дискретного управления на конечном интервале времени, которая может быть использована для проектирования любой управляемой динамической системы с ненаблюдаемыми параметрами.
-
МОДУЛЬНЫЙ ШАРНИР С ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРОВ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
А.В. Васильев , И.В. Шардыко , В.М. Копылов2023-04-10Аннотация ▼Рассматриваются вопросы построения шарниров манипуляторов, обладающих прив-
несённой упругостью и снабжённых при этом механизмом изменения величины этой упру-
гости (регулируемой жёсткости). На сегодняшний день работоспособные шарниры с пе-
ременной упругостью (ШПУ) в России отсутствуют. В то же время в мире ведутся ин-
тенсивные исследования по различным типам таких шарниров и манипуляторам на их ос-
нове. Хотя до настоящего времени все созданные изделия по большей части носили экспе-
риментальный и исследовательский характер, в ближайшее время можно ожидать появ-
ления и внедрения за рубежом опытных образцов ШПУ для решения конкретных практи-
ческих задач, позволяющих строить манипуляторы с новыми качествами и повышенными
техническими характеристиками. Такие манипуляторы будут востребованы при решении
задач, связанных с контактными операциями, требующими повышенной точности, кор-
ректности и безопасности выполнения, например, в ситуациях нахождения робота и чело-
века в едином операционном пространстве. Целью предлагаемого исследования является
создание научно-технического задела в области построения шарниров с регулируемой жё-
сткостью в виде разработки методических рекомендаций по проектированию ШПУ под
требуемые конкретные задачи и по применению их в составе манипуляционных систем.
Для этого на начальном этапе исследования решаются задачи анализа и систематизации
существующих технических решений механизмов регулирования жёсткости и построения
собственного ШПУ для проведения впоследствии физических экспериментов. На сегодняш-
ний момент существует огромное количество различных вариантов реализации ШПУ,
имеющих свои преимущества для конкретных областей применения. Оптимальных уст-
ройств для всех типов задач одновременно не существует. Исходя из этого предлагается
вести исследование ШПУ по трём наиболее перспективным на взгляд авторов направлени-
ям, предполагающим принципиально различные варианты реализации переменной упруго-
сти. Объединение совершенно разных вариантов в рамках единой конструкции предложено
реализовывать на основе модульного подхода к построению исследовательского ШПУ, что
позволяет достаточно легко и без применения специальных инструментов реконфигуриро-
вать шарнир с одного варианта на другой, используя в то же время ряд общих (типовых)
модулей, что существенно экономит ресурсы на создание и исследование такого шарнира.
В статье приводится краткое описание принципа построения и конструктивных особен-
ностей предлагаемого модульного исследовательского ШПУ и модулей регулирования жё-
сткости. Полученные результаты позволяют перейти к этапу изготовления макета и
постановки физических экспериментов по исследованию ШПУ различных типов. -
АЛГОРИТМ ЭФФЕКТИВНЫХ УПРАВЛЕНИЙ В НЕСТОХАСТИЧЕСКИХ ПРИЧИННЫХ МОДЕЛЯХ В ОТСУТСТВИИ НАБЛЮДАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ ДЛЯ СИСТЕМ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
А. Н. Целых , В. С. Васильев , Л.А. Целых2021-11-14Аннотация ▼Рассматривается проблема репликации процесса принятия человеком управленческих
решений в условиях неопределенности и неполноты исходных данных. Лицо, принимающее
решение, опирается на свою систему взглядов, в которую входит общее видение системы,
относительно которой принимается решение. Система представлена в виде причинной
модели, созданной на основе ментальных представлений человека. Эти модели представ-
ляют собой направленные графы, на дугах которых причинность выражена в виде меток,
которые имеют знак, определяющий направление изменений состояния системы. Вершины
этого направленного графа представляют собой концепты высокого уровня абстракции.
Такой граф моелирует функционирование реальной системы. Таким образом, мы исследуем
проблему предсказания и управления действиями человека на основе нестохастических
причинных моделей в отсутствие наблюдаемых переменных для использования в системах
поддержки принятия решений и экспертных системах. Принятие решений рассматрива-
ется с точки зрения выбора объектов приложения управленческих воздействий – факторов
модели. В настоящем исследовании мы показываем, что применение предложенного алго-
ритма может облегчить принятие решений относительно выбора управляющих воздейст-
вий, которые поддерживают достижение тактических и стратегических целей лица, при-
нимающего решения. Следует отметить, что алгоритм реализует автоматизированный
подбор параметра регуляризации, что делает доступным разработку и применение предложенного алгоритма для пользователей, не имеющих достаточной математической под-
готовки. Сходимость последовательности множителя Лагранжа алгоритма эффектив-
ных управлений доказана. Доказана теорема о резонансе в нестохастической причинной
модели, представленной направленным графом, который определяется областью допус-
тимых значений коэффициента демпфирования в модели управления. Ожидается, что
внедрение этого инструмента в системы поддержки принятия решений повысит надеж-
ность решений, принимаемых в отношении работы системы в целом. Выбор управляющих
воздействий с использованием предложенного алгоритма имеет высокую эффективность
и производительность. Таким образом, результаты, представленные в исследовании, мо-
гут быть полезны для разработки приложений в интеллектуальных системах -
АЛГОРИТМ РЕКОНСТРУКЦИИ МАТРИЦЫ СМЕЖНОСТИ ПРИЧИННЫХ ГРАФОВЫХ МОДЕЛЕЙ В ОТСУТСТВИИ НАБЛЮДАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
А. Н. Целых, В.С. Васильев , Л. А. Целых2021-11-14Аннотация ▼Рассматривается проблема моделирования сложных систем при отсутствии на-
блюдаемых переменных. Для решения этой проблемы предлагается использовать причин-
ные графовые модели. Класс причинных моделей, который мы здесь рассматриваем, опре-
деляется как нестохастические причинные модели с ненаблюдаемыми переменными. Эти
модели представляются в виде направленного графа, создаваемого на основе человеческих
ментальных репрезентациях. При этом на дугах причинность выражена в виде некоторых
меток, которые имеют знак, определяющий направление изменений состояния системы.
Рассматриваемые причинные модели включают неоднородные, сложные и качественныетипы переменных, иллюстрирующие нечисловую природу узлов и связей, а, следовательно,
отсутствие и невозможность получения временных рядов данных. В условиях отсутствия
наблюдаемых переменных и невозможности проведения экспериментов, проблема рекон-
струкции матрицы смежности графовой причинной модели становится гораздо более
сложной. Требуется получить модель с определенным спектральным разложением, которое
реализует основную функцию моделируемой системы. На основе этой концепции предлагает-
ся новый метод реконструкции матрицы смежности, реализованный на соответствующей
матрице причинного распространения или передаточной матрице. Идея состоит в том,
чтобы использовать комбинаторную оптимизацию на основе спектральной теории графов
для генерации данных из качественной нестохастической причинной модели и реконструиро-
вать матрицу смежности, используя эти данные. В этом случае собственные векторы
идентифицируются как ключевые цели процесса реконструкции матрицы, что постулирует
фундаментальный подход, основанный на спектральных свойствах графа. Результаты вы-
числительных экспериментов решения задачи реконструкции матрицы смежности для при-
чинных графовых моделей в отсутствии наблюдаемых переменных с использованием разра-
ботанного алгоритма показали, что алгоритм эффективно реконструирует матрицы в за-
данных параметрах с допустимыми показателями схожести. Доказана сходимость при-
ближения к решению алгоритма реконструкции матриц не медленнее, чем со скоростью
геометрической прогрессии. С технической точки зрения, преимуществом алгоритма явля-
ется реализация инструмента автоматической настройки параметра регуляризации, при-
годного для пользователей без предварительных математических знаний. -
ЛОГИЧЕСКИЙ РЕСИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СБОЕУСТОЙЧИВОСТИ
Н.О. Васильев , М.А. Заплетина , Г. А. Иванова , А.Н. Щелоков2020-11-22Аннотация ▼При функционировании микроэлектронных устройств в условиях космоса необходимо
учитывать внешние воздействия. Работа устройства в подобных условиях затрудняется
негативным влиянием радиационного излучения на электронные компоненты схемы. Воз-
действие тяжелых заряженных частиц приводит к одиночным сбоям логических элемен-
тов, из-за чего логика работы устройства может быть нарушена. В связи с этим при
проектировании электронных схем, которые будут использоваться в космических аппара-
тах, необходимо выполнение повышенных требований к устойчивости интегральных схем
(ИС) к одиночным сбоям. По мере уменьшения технологических норм проектирования ИС
проблема сбоеустойчивости становится актуальной и для изделий микроэлектроники
гражданского применения. Решение данной задачи обычно осуществляется методами ап-
паратной защиты, к которым относятся методы помехоустойчивого кодирования, мето-
ды резервирования, а также методы логической защиты. В данной статье рассматрива-
ются методы оценки устойчивости ИС к одиночным сбоям в логических элементах, а
также основные методы защиты схем. В работе предлагается техника ресинтеза логиче-
ских комбинационных схем, использующая логические ограничения, выводимые с помощью
метода резолюций, для оценки устойчивости к одиночным сбоям. В ходе ресинтеза предла-
гается использовать методы логической защиты уязвимых участков схемы, что не влечет
ощутимого роста занимаемой устройством площади, свойственного методам резервиро-
вания и помехоустойчивого кодирования. -
МЕТОДЫ ЛОГИЧЕСКОГО РЕСИНТЕЗА ДЛЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Н. О. Васильев , П. И. Фролова , Г. А. Иванова , А. Н. Щелоков2020-11-22Аннотация ▼С уменьшением технологических норм возрастает число правил проектирования.
Для сокращения временных затрат на проверку правил проектирования для технологий 22
нм и ниже переходят к использованию регулярных структур в нижних слоях топологии.
При проектировании схем на основе регулярного шаблона становится возможным совме-
щение логического и топологического этапов проектирования. Данная задача также ак-
туальна для проектирования схем на ПЛИС. В данной работе рассматривается метод
структурной оптимизации логических схем на этапе топологического проектирования.
Метод адаптирован для применения в маршруте проектирования схем с регулярными
структурами в нижних слоях топологии, а также для ресинтеза технологических ото-
бражений на ПЛИС. Для схем с применением регулярных структур предлагается метод
логического синтеза в базисе элементов, для которых построены компактные топологиче-
ские шаблоны. Это позволяет упростить этап топологического проектирования, а также
ведет к дополнительному снижению площади проектируемого устройства. Оптимизация
логических схем для ПЛИС проводится при помощи алгоритма моделирования отжига,
производящего логические операции над специальной графовой моделью, учитывающей
особенности ПЛИС. Учет особенностей различных технологий в предлагаемом методе
позволяет добиться хороших результатов по необходимым параметрам, в частности по
занимаемой проектируемой схемой площади. -
ПРОБЛЕМА ВЫБОРА ДЕМПИНГ-ФАКТОРА В МОДЕЛИ ЭФФЕКТИВНЫХ УПРАВЛЕНИЙ ДЛЯ НАПРАВЛЕННЫХ ВЗВЕШЕННЫХ ЗНАКОВЫХ ГРАФОВ
А.Н. Целых, В. С. Васильев, Л. А. Целых2020-07-20Аннотация ▼Рассматривается проблема выбора демпинг-фактора в модели эффективных управ-
лений на основе максимизации передачи влияний для нечетких когнитивных моделей, пред-
ставленных направленными взвешенными знаковыми графами. Для передачи влияния ис-
пользуется модель управления, реализующая развитие системы. Алгоритм эффективных
управлений основан на решении оптимизационной задачи отыскания вектора внешних воз-
действий, максимизирующего накопленный рост приращений показателей вершин. Опти-
мальным управляющим воздействием признаётся управление, доставляющее максимум
отношению квадрата нормы вектора отклика системы к квадрату нормы вектора управ-
ления. Демпинг-фактор такой модели управляет сравнительным масштабом прямого и
косвенного влияния всех внутрифакторных связей системы в целом. Целью исследования
является определение таких областей допустимых значений для получаемых решений, при
которых (i) соблюдается условие непротиворечивости результата; (ii) изменение рангов
вершин носит медленный характер. Под непротиворечивостью результата мы понимаем
удовлетворение правилами работы системы в целом. Эти правила могут выражаться в
наложении ограничений на статус вершин, на знак воздействий и откликов. В работе ус-
танавливается значение демпинг-фактора, называемое резонансным, при котором проис-
ходит резонансный всплеск значения целевой функции задачи максимизации влияния, когдасонаправленность между резонансным откликом и вызывающим его воздействием отсут-
ствует. Выбор демпинг-фактора влияет на значение целевой функции задачи максимиза-
ции влияния и на вектор эффективного управления, на котором это решение достигается.
Значение резонансного демпинг-фактора можно интерпретировать как предел возможной
управляемости системы, т.е. предел потенциальной возможности воздействия на систе-
му без причинения ей вреда. Оценка предложенного решения производится по степени ус-
тойчивости ранга узлов модели в зависимости от влияния изменений демпинг-фактора,
алгоритмизации определения области его допустимых значений и форме проявления резо-
нанса в границах значений демпинг-фактора. -
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЙ
В. Н. Гридин, В. И. Анисимов, С. А. Васильев2020-07-20Аннотация ▼Рассматриваются существующие и развивающиеся подходы построения современных
веб-приложений. Определяются основные формы и направления развития современных веб-
приложений, а также методы для повышения производительности обмена данными клиент-
серверных системах. Освещаются разновидности и принципы установления каналов связи в
распределенной клиент-серверной среде. Приводятся основные преимущества комбинирован-
ных методов взаимодействия с применением асинхронных полнодуплексных протоколов обмена
данными для обеспечения высокой скорости передачи данных, предоставления информации
своевременно, снижения нагрузки на серверную составляющую, снижения избыточности пере-
даваемых данных. Указываются технологии децентрализации state management в одностранич-
ных приложениях, взаимосвязь современных методик для обеспечения высокой степени инте-
рактивности клиентской составляющей. Производится сравнительный анализ интеллектуаль-
ного механизма обработки запросов, декларирования структуры данных и методов доступа к
ним с ориентированным на работу с данными REST API, обеспечивающий различные вариации
базовых CRUD операций. Освещаются основные достоинства подхода GraphQL по организа-
ции распределенного state management на основе предоставления клиентскому приложению
графо-подобных структур неопределенного уровня вложенности, и возможности организации
подписки на изменения в интересующем наборе данных. Приводятся проблемы традиционных
систем хранения данных в современных информационных условиях, геометрическом накоплении
сложно структурированных данных. Описываются основные подходы к хранению данных в
разрезе концепции NoSQL. Рассматриваются преимущества использования модели ключ-
значения в информационных системах. Определяются преимущества использования и принципы
работы баз данных, использующих в качестве хранилища оперативную память. Рассматрива-
ются недостатки указанных технологий хранения данных и предлагаются возможные пути их
минимизации на основе коллаборации методов. В качестве выводов приводится схема зависи-
мостей технологий эффективного обмена данными в современных веб-приложениях для обес-
печения высокой степени интерактивности клиент-серверных веб-приложений.
1 - 9 из 9 результатов
