Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 36.
-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКАЗОВ ДАТЧИКОВОЙ ГРУППЫ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ПУТЕМ ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕКРЕСТНОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
А.А. Задорожний2022-03-02Аннотация ▼Приводится описание типовых методов реализации кворум-контроля параметров
воздушных данных, и анализ их возможностей по определению параметрических отказов,
возникающих в системе воздушных сигналов. Для выполнения расчетов были выбраны наи-
более часто встречаемые виды отказов тракта восприятия и измерения воздушных давле-
ний системы воздушных сигналов, вызывающие катастрофические последствия, описаны
физические принципы их возникновения, реализация которых позволила построить мате-
матические модели искажения сигналов. По результатам моделирования работы типовых
методов кворум-контроля, и их реакции на искусственно введённых в систему отказов
определены достоинства и недостатки используемых методов. С целью устранения обна-
руженных в результате анализа недостатков предложен альтернативный метод опреде-
ления отказов датчиковой группы системы воздушных сигналов путем реализации пере-
крестного контроля параметров, полученных от пневматической и флюгерной датчиковой группы системы. Для предложенного метода приведены результаты моделирования, про-
веденного на основе реальных полетных данных магистрального самолета с искусственно
введенными в них параметрическими отказами. Оценена возможность использования ал-
горитма перекрестного контроля в одноканальных системах воздушных сигналах малораз-
мерных летательных аппаратов. Постановка задачи исследования формулируется сле-
дующим образом: с целью обеспечения безопасности полетов летательного аппарата при
использовании в контуре управления информации от одноканальной системы воздушных
сигналов необходимо обеспечить обнаружение и исключение недостоверных данных из
массива информации, выдаваемой системой потребителям информации. При этом задачу
обнаружения и исключения данных необходимо решить собственными средствами самой
системы воздушных сигналов, без использования дополнительных данных от других систем
самолета. Математический анализ, численное моделирование, определение корректирую-
щих коэффициентов и подготовка исходных данных проводились в программно-
математическом комплексе MathCAD. Анализ результатов исследования алгоритма пере-
крестного контроля, реализованного в ПМК MathCAD, показал, что задача определения
достоверности информации может быть решена автономно и при реализации в лета-
тельном аппарате одноканальной системе воздушных сигналов. -
МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА НА ОСНОВЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРЕДСКАЗАНИЯ ТРАФИКА НА ДОРОГАХ
Аламир Хайдер Сагбан Хуссейн, Е.В. Заргарян, Ю. А. Заргарян124-1322021-08-11Аннотация ▼В связи с индустриализацией современного общества, ростом транспортных систем нашей страны, увеличения определенных необходимых для развития потребностей граждан нашей страны количество транспортных средств разных видов и типов с каждым годом продолжает увеличиваться с большой скоростью, вызывая огромные пробки на транспортных дорогах, особенно в больших городах и мегаполисах. Таким образом, прогнозирование транспортных потоков является важным и необходимым компонентом оптимального управления трафиком в современных условиях развития транспортной сети. В качестве решения этой проблемы данная статья нацелена на анализ и описание приме-нения методов искусственного интеллекта, в частности нейронных сетей, что представляет современный подход к моделированию в сложных и нелинейных ситуациях, возникаю-щих при прогнозировании модели транспортного потока. Показанный метод точности основан на разработке нейронной сети для прогнозирования дневного потока трафика. Затем ожидаемый транспортный поток сравнивается с реальным набором данных, записанным на участке дороги и предоставленным менеджером инфраструктуры. Фактически, нейронные сети способны извлекать уроки из прошлых возникших ситуаций и предсказывать будущие ситуации на транспортной сети. В этом исследовании были изучены раз-личные структуры нейронной сети, и результаты моделирования показали, что лучшие прогнозы были получены с использованием многослойной архитектуры персептрон, кото-рая имеет хорошую систему обобщения со средней общей квадратичной ошибкой 0,00927 при текущем наборе транспортных средств. Первая часть статьи посвящена определению различных концепций, относящихся к текущей области исследований, включая обзор литературы по прогнозированию трафика и нейронным сетям. Вторая часть посвящена описанию проблемы перегрузки трафика с помощью задач прогнозирования и представлению предлагаемого метода решения с акцентом на искусственные нейронные сети, как средство прогнозирования спроса и его различных структур. Затем численные эксперименты проиллюстрированы анализом результатов прогноза после формирования и тестирования различных архитектур нейронных сетей.
-
РЕАЛИЗАЦИЯ ВЕРОЯТНОСТНОГО ДЕКОДЕРА ГЛУБОКОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ КОДОВ СТАБИЛИЗАТОРА
С. М. Гушанский , В. Н. Пуховский , В.С. Потапов2021-12-24Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компь-
ютерам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-
механических явлений, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных
в выходные, которые реально смогут обеспечить эффективную производительность на
3–4 порядка выше, чем любые современные вычислительные устройства, что позволит
решать перечисленные выше и другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе вре-
мени. Данная работа является исследованием влияния среды на квантовую систему куби-
тов и результаты ее выполнения. Разработан вероятностный декодер глубокой нейронной
сети для кодов стабилизатора. Проанализированы и рассмотрены вопросы исправления
ошибок для трехбитового кода без декодирования состояния. Актуальность данных иссле-
дований заключается в математическом и программном моделировании и реализации кор-
ректирующих кодов для исправления нескольких видов квантовых ошибок в рамках разра-
ботки и выполнения квантовых алгоритмов для решения классов задач классического ха-
рактера. Научная новизна данного направления выражается в исключении одного из не-
достатков квантового вычислительного процесса. Научная новизна данного направления в
первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых ис-
следований по ряду направлений. -
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ СЕТОЧНЫХ УРАВНЕНИЙ НА ГРАФИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЯХ
Н.Н. Грачева , В.Н. Литвинов , Н. Б. Руденко , А.В. Никитина , А. Е. Чистяков2021-12-24Аннотация ▼Для прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС) и необратимых последствий дея-
тельности человека ученые широко применяется математическое моделирование. При
возникновении ЧС очень важно минимизировать время принятия решения. Разработка
проекта решения может основываться на прогнозе изменения моделируемого процесса.
При численном решении задач гидрофизики и биологической кинетики возникает необходи-
мость в разработке эффективных методов решения систем сеточных уравнений большой
размерности с несамосопряженным оператором. Большой объем обрабатываемой инфор-
мации и сложность вычислений приводят к необходимости использования вычислительных
кластеров, в состав которых добавляются видеоадаптеры для увеличения производитель-
ности вычислительной системы и скорости обработки информации. Целью исследования
является разработка программного модуля, реализующего алгоритм решения системы
линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) модифицированным попеременно-треугольным
итерационным методом (МПТМ) (самосопряженный и несамосопряженный случаи) с ис-
пользованием технологии NVIDIA CUDA. Описан способ декомпозиции расчетной области
в трехмерном случае. Предложена графовая модель организации параллельного конвейер-
ного вычислительного процесса, ориентированная на графический ускоритель GPU (Graphics Processing Unit). Для двух видеоадаптеров с различными характеристиками были
проведены экспериментальные исследования для определения оптимальной двумерной кон-
фигурации потоков в вычислительном блоке, реализуемом на одном потоковом мультипро-
цессоре, при которой время реализации на GPU одного шага МПТМ является минималь-
ным. Проведенные исследования показали, что выбор способа декомпозиции расчетной
области в виде параллелепипедов необходимо выполнять с учетом архитектуры видео-
адаптера. Разработанные алгоритм и программный модуль позволяют более эффективно
задействовать вычислительные ресурсы GPU, используемой для решения вычислительно-
трудоемких задач гидрофизики. -
РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАЛВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА
А.Л. Ляшенко2021-12-24Аннотация ▼Рассмотрена необходимость регулирования температуры теплоносителя в гидрав-
лических прессах, обеспечивающих горячее склеивание фанеры, регулирование давления в
каналах пресса и поддержания технологических параметров на заданном уровне. В качест-
ве объекта управления рассмотрен колонный гидравлический пресс П-714-Б для горячего
склеивания фанеры, установленный на Усть-Ижорском фанерном комбинате. В статье
представлено описание колонного гидравлического пресса. Для мониторинга параметров
представленной установки фанерного производства, предлагается рассмотреть нагрева-
тельные плиты пресса и пакеты фанеры как объект с распределенными параметрами.
Для разработки математической модели объекта управления была рассмотрена функцио-
нальная схема данного устройства с основным оборудованием и технологическими пото-
ками теплоносителя. Разработана методика моделирования объектов данного класса как
объектов с распределёнными параметрами. Рассмотрение процессов, протекающих в каналах нагревательных плит, позволило составить дифференциальные уравнения движения,
описывающие течение рабочей среды в системе каналов. Разработанная методика мате-
матического моделирования распространения тепла в нагревательных плитах пресса и
пакетах фанеры позволила составить математическую модель для рассматриваемого
объекта. Данная математическая модель получилась достаточно сложной, и решить
полученную систему дифференциальных уравнений в частных производных аналитически
(выделить передаточную функцию) не представляется возможным. Для численного анали-
за рассматриваемого объекта управления были составлены дискретная модель уравнений
и вычислительный алгоритм. В процессе составления дискретных моделей были решены
задачи «стыковки» граничных условий, обеспечения устойчивости вычислительной схемы и
выбраны шаги дискретизации по пространственным переменным. Для компьютерного
моделирования было специально разработано программное обеспечение. С его помощью
были рассчитаны значения температур в контрольных точках. Представленная матема-
тическая модель позволила произвести численный эксперимент, в результате которого
были получены частотные характеристики исследуемого объекта. Данные характеристи-
ки были использованы при синтезе распределенного высокоточного регулятора. -
РАЗРАБОТКА БИОЭВРИСТИК ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ NP- ТРУДНЫХ И NP-СЛОЖНЫХ КОМБИНАТОРНО-ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ГРАФАХ
Д.В. Заруба , Э.В. Кулиев , Д. Ю. Запорожец , М. М. Семенова2021-11-14Аннотация ▼Статья посвящена решению новых актуальных проблем, возникших в условиях со-
временного развития информационных и нанометровых технологий в области проектиро-
вания, а также разработке новых инновационных методов, обеспечивающих получение
эффективных решений за полиномиальное время. В статье рассматривается проблема
решения NP-сложных задач. Приведено описание процедуры измерения сложности задачи.
Описаны особенности NP- трудных и NP-сложных комбинаторно-логических задач. При-
ведены основные различия между задачами, а также проблемы, с которыми приходится
сталкиваться при решении такого вида задач. Представлена общая схема принятия реше-
ний, состоящая из формулировки проблемы; принятие решения; сигнала в автоматических
системах и обратной связи. На втором этапе (формирование и выбор вариантов решений)
решение основывается на биоинспирированном алгоритме поиска решений задачи комми-
вояжёра. Для решения поставленной задачи был разработан модифицированный биоинспи-
рированный алгоритм, основанный на поведении муравьиной колонии. В отличие от других
методов оптимизации, метаэвристические алгоритмы могут находить глобальные опти-
мальные решения для задач, где существует много локальных решений из-за их случайного
характера. Эти причины привели к широкому использованию таких алгоритмов при реше-
нии различных задач оптимизации. Биоинспирированные алгоритмы становятся новой
революцией в области решений оптимизационных задач. Представлена постановка задачи
коммивояжера, а также решение поставленной задачи на основе муравьиного алгоритма.
Алгоритмы, такие как генетические алгоритмы и PSO могут быть очень полезными, но
они все еще имеют некоторые недостатки в решении проблем мультимодальной оптими-
зации. Эти алгоритмы способны находить оптимальные решения независимо от физиче-
ской природы проблемы. В рамках экспериментальных исследований был произведен анализ
работы биоинспирированных алгоритмов: алгоритм стаи летучих мышей бактериальный
алгоритм и муравьиный алгоритм. -
ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОЖНОГО РЕЗУЛЬТАТА РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ МНОГОАГЕНТНОЙ СИСТЕМОЙ
В.А. Литвиненко , С.А. Ховансков , В.С. Хованскова2021-11-14Аннотация ▼Рассматриваются вопросы защиты распределённых вычислений организованных на ос-
нове многоагентной системе для решения задач многовариантного моделирования.
При моделировании выбор одного из многих вариантов может потребовать перебора огром-
ного множества параметров недоступного для быстродействующей ЭВМ. Для сокращения
времени решения таких задач используют распределенные вычисления. Существует множе-
ство различных подходов для организации распределенных вычислений в компьютерной сети
– технология grid, metacomputing (BOINC, PVM и другие). Все они предназначены для создания
централизованных систем распределенных вычислений. Распределенные вычисления организуются на основе многоагентной системы на вычислительных узлах любой компьютерной
сети. При использовании в качестве вычислительной среды компьютерную сеть большого
масштаба могут возникнуть угрозы безопасности распределенных вычислений. Одной из
таких угроз является получение в процессе вычислений ложного результата от злоумышлен-
ников. Ложный результат может привести в процессе моделирования к принятию не опти-
мального, либо неправильного решения. Управляющие агенты централизованной системы
распределенных вычислений, кроме управления распределенной системой, вынуждены выпол-
нять обнаружение ложных результатов процесса вычислений. Разработана методика рас-
чета вероятности обнаружения ложного результата в зависимости от общего количества
агентов многоагентной системы и количества управляющих агентов. Приведены примеры
расчёта количество управляющих агентов, обеспечивающих в многоагентной системе тре-
буемую вероятность обнаружения ложных результатов. -
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Хуанг Чун-Пинь2021-08-11Аннотация ▼Представлена технология компьютерного моделирования процесса вакуумной инфу-
зии в производстве крупногабаритных полимеркомпозитных конструкций, привлекающего
все большее внимание при производстве летательных аппаратов, благодаря простоте
реализации и относительно низкой стоимости подготовки производства. Трудность про-
мышленной реализации процесса и обеспечения требуемого качества обусловлена его высо-
кой чувствительностью к режимам - температуре, вакуумному давлению и схеме распо-
ложения портов вакуума и инжекции связующего. Цель разработанной методики компью-
терного моделирования процесса с возможностью его последующей оптимизации состоит
в исключении используемого в настоящее время длительного и весьма дорогостоящего ме-
тода проб и ошибок при отработке технологии. Предлагаемая математическая модельпроцесса, связывающая уравнение фазового поля, реконструирующего границу раздела свя-
зующего и вакуумированной области преформы, уравнения Ричардса движения вязкой
жидкости в ненасыщенной пористой среде, термокинетики связующего и теплопроводно-
сти реализована в среде конечноэлементного пакета. Компьютерная реализация модели
обеспечивают точную реконструкцию динамики фронта распространения связующего в
пористой преформе, возможность возникновения и локализацию непропитанных зон фор-
муемой конструкции, тем самым, позволяя исключить образование неисправимого брака.
Полученные результаты демонстрируют способность разработанной техники обеспе-
чить стабильность качества производимых композитных конструкций с повышенными
требованиями к сплошности структуры и конструктивной прочности. -
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В СЛОЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Г.В. Горелова2020-07-10Аннотация ▼Рассмотрены особенности организационно-технических систем (СОТС), относящихся к классу сложных. К СОТС могут быть отнесены робототехнические комплексы, автоматизи-рованные производства, радиоэлектронные системы и устройства, служащие для передачи и преобразования информации и др. В современном понимании СОТС являются информационно-техническими системами и в настоящее время уже не являются только техническими объек-тами, их можно классифицировать также как киберфизические системы (СPS). Эффектив-ность СОТС определяется многими критериями, которые должны изменяться по содержанию и времени в зависимости от целей, этапа существования СОТС, влияния внутренней и внешней среды. Это определяет специфику процессов принятия управленческих решений в них, требую-щую проведения предварительного имитационного моделирования, особенно на этапах проек-тирования этих систем. Дана в общем виде постановка задачи имитационного моделирования, базирующаяся на объединении трех подходов к решению: когнитивного, многокритериального и многоэтапного, вероятностной неопределенности. Предложены модели многоэтапного про-цесса принятия решений, вероятностной модели задачи оптимума номинала и когнитивного моделирования сложных систем. которые объединены в единый комплекс. Приведен демонст-рационный пример, состоящий из разработки когнитивной карты условной СОТС, функциони-рующей при наличии угроз внешней среды, моделирования сценариев функционирования на ког-нитивной карте при гипотетических изменениях управляющих и возмущающих воздействий на систему. Показано, что на определенных этапах принятия решений при вариациях критериальных оценок и управляющих воздействий возможно подавление угроз, возникающих перед систе-мой, а также повышение ее эффективности. Имитационное моделирование производилось с помощью авторского программной системы CMLS. Разрабатываемые математическое и про-граммное обеспечение предназначены для интеллектуальных систем управления рациональным поведением сложных объектов.
-
ПРОГРАММНАЯ ПОДСИСТЕМА ДЛЯ РЕШЕНИЯ NP-СЛОЖНЫХ КОМБИНАТОРНО-ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ГРАФАХ
В.В. Курейчик , Вл. Вл. Курейчик2021-07-18Аннотация ▼Работа посвящена созданию программной подсистемы для решения NP- трудных и
NP-сложных комбинаторно-логических задач на графах. В статье приведено описание
комбинаторно-логических задач на графах. Для эффективного их решения предлагаются
новые многоуровневые архитектуры поиска, такие как простая комбинированная, парал-
лельная комбинированная, двухуровневая, интегрированная и гибридная. Данные архитек-
туры основаны на методах, инспирированных природными системами. Ключевым отличием данных архитектур является разделение поиска на два или три уровня и применение на
них различных алгоритмов эволюционного моделирования и биоинспирированного поиска.
Это позволяет получать наборы квазиоптимальных решений выполнять параллельную
обработку и частично устранять проблему преждевременной сходимости. В статье при-
ведено подробное описание разработанной программной подсистемы и ее модулей. В каче-
стве модулей в подсистеме имеется пять разработанных архитектур и набор разрабо-
танных алгоритмов эволюционного моделирования и биоинспирированного поиска, таких
как эволюционный, генетический, пчелиный, муравьиный, светлячковый и обезьяний. Благо-
даря модульной структуре в подсистеме имеется возможность конструировать более 50
различных вариантов комбинаций поиска. Это позволяет использовать все достоинства
методов биоинспирированной оптимизации для эффективного решения NP-сложных ком-
бинаторно-логических задач на графах. Для подтверждения эффективности разработан-
ной программной подсистемы был проведен вычислительный эксперимент на тестовых
примерах. Проведенные серии тестов и экспериментов показали преимущество использо-
вания программного продукта для решения комбинаторно-логических задач на графах
большой размерности, по сравнению с известными алгоритмами, что говорит о перспек-
тивности применения такого подхода. Временная сложность разработанных алгоритмов
в лучшем случае O(nlogn), в худшем случае – О(n3). -
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. -
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ САНТИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
А. Н. Зикий , П. Н. Зламан2021-01-19Аннотация ▼Полосовые фильтры являются неотъемлемой составной частью любой радиоприем-
ной аппаратуры. Именно они определяют избирательность приемника по всем каналам
приема. Целью настоящей работы является моделирование двух микрополосковых фильт-
ров сантиметрового диапазона волн. Объектом исследования в данной работе являются
два микрополосковых фильтра на частоты 5,75 и 4,6 ГГц. Такие фильтры можно исполь-
зовать в конвертере сантиметрового диапазона волн в качестве сигнального и гетеродин-
ного фильтров. Проведено моделирование двух фильтров в среде Microwave Office. Пред-
ставлены результаты в виде моделей двух фильтров и четырех амплитудно-частотных
характеристик. Даны геометрические размеры фильтров, достаточные для их изготовле-
ния на материале RT5870 фирмы Роджерс. Фильтры имеют ширину полосы пропускания
200 МГц и потери в полосе пропускания не более 3 дБ. Потери в полосе заграждения для
сигнального фильтра составили не менее 45 дБ, и не менее 35 дБ для гетеродинного
фильтра, что является очень хорошим результатом для двухзвенного фильтра. Приемле-
мые электрические параметры, малые габариты и умеренная стоимость изготовления
фильтров позволяет их широко использовать в профессиональной и радиолюбительской
аппаратуре. Для повышения технологичности изготовления выбран материал с малой ди-
электрической проницаемостью. При этом зазоры и допуски на точность их изготовления
получаются приемлемыми. Конструкция фильтров позволяет их легко интегрировать с
другими узлами конвертера: малошумящим усилителем, смесителем, усилителем проме-
жуточной частоты, усилителем в гетеродинном тракте. -
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА ЗЕРНА ЭНЕРГИЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СВЧ ПОЛЯ
Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова , А. Н. Савицкий2020-10-11Аннотация ▼Высокая скорость и эффективность нагрева диэлектриков микроволновым излучени-
ем позволяют использовать электромагнитное поле для нагревания и высушивания прак-
тически любых содержащих влагу материалов. Одним из перспективных направлений ис-
пользования СВЧ-энергии является интенсификация процесса сушки зерна. Для обеспечения
быстрого прототипирования и снижения возможности потерь, обусловленных ошибками
на различных стадиях разработки и внедрения оборудования, особую значимость приобре-
тает разработка моделей. Цель данной работы состоит в выполнении имитационного
моделирования волноводно-щелевой решетки для сушки зерна. Основная задача, котораястоит при моделировании, обеспечить равномерное распределение мощности каждой ще-
лью. В качестве среды моделирования используется специализированный программный
комплекс FEKO. Для описания модели используется точный метод расчета – метод мо-
ментов. Получено распределение электрического поля и удельной поглощаемой мощности в
слое зерна, подвергающегося СВЧ облучению. Модели были верифицированы путем сравне-
ния результатов, полученных при различном мешировании элементов поверхности. Моде-
лирование распределения напряженности электрического поля показало, что отдаление
волноводов от кюветы с зерном приводит к выравниванию неравномерностей поля, однако
в этом случае некоторая часть излучаемой мощности рассеивается в пространство.
При этом увеличение расстояния между волноводами и кюветой с зерном не влияет на
КСВ антенн. Следует отметить, что в реальной обстановке волновой характер поля
сглаживается за счет теплопереноса, и это явление не может быть учтено в процессе
электромагнитного моделирования. Кроме того, следует исследовать весь спектр воз-
можного изменения диэлектрических параметров зерна, чтобы проанализировать процесс
распространения волны при высокой влажности зерна. Целесообразно также рассмот-
реть другие модификации волноводно-щелевых антенн, которые смогут обеспечить более
равномерный нагрев внутри кюветы с зерном. -
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА МОЛОКА ЭНЕРГИЕЙ СВЧ ПОЛЯ
Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова, И. А. Ваганов2020-10-11Аннотация ▼Термообработка диэлектрических материалов и пищевых продуктов является одним
из важных направлений развития производства различной продукции. Использование энер-
гии электромагнитного поля сверхвысоких частот для сушки, нагрева, размораживания и
пастеризации пищевых продуктов является перспективным, поскольку такие технологии
подходят обработки различных диэлектрических материалов и при этом являются эф-
фективными и экологически чистыми. Несмотря на наличие множества разработок в сфе-
ре обработки материалов с помощью СВЧ, создание универсального устройства, подходя-
щего для тепловой обработки любых материалов, затруднительно из-за разнообразия их
форм и размеров, а также существенного различия электрофизических свойств диэлек-
триков. Поэтому в каждом конкретном случае требуется создавать оптимальную конст-
рукцию устройства и выбирать вариант возбуждения электромагнитного поля. Данная
работа посвящена моделированию поглощения энергии электромагнитного поля СВЧ в
устройстве для пастеризации молока. С применением САПР FEKO построена 3D модель
устройства и выполнено моделирование его работы. Проведено исследование влияние угла
наклона кварцевых трубок на распределение электромагнитного поля в волноводе. Получен-
ные результаты показывают, что большая часть мощности поглощается ближе к началу
волновода, причем при увеличении угла наклона трубок это явление имеет более выражен-
ный характер. На основании проведенных расчетов установлен оптимальный угол наклона
трубок. Также рассмотрено влияние диаметра и материала трубок. Получены распределе-
ния электрического поля и удельной мощности, поглощенной на кг диэлектрика в волноводе.Выполнена оценка точности результатов. Возможными модификациями предлагаемой
конструкции устройства пастеризации могут быть другие варианты расположения тру-
бок с жидкостью. Также влияние на поглощаемую мощность может оказывать толщина
стенок трубки. Кроме того, состав молока изменяет его электрофизические свойства, и
соответственно также может повлиять на уровень поглощаемой мощности. Однако эти
вопросы требуют дальнейшего исследования. -
РАЗРАБОТКА КОРРЕКТИРУЮЩИХ КОДОВ ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ КВАНТОВЫХ ОШИБОК
С.М. Гушанский , В. С. Потапов, В. И. Божич2020-10-11Аннотация ▼В последнее время наблюдается стремительный рост интереса к квантовым компь-
ютерам. Их работа основана на использовании для вычислений таких квантово-
механических явлений, как суперпозиция и запутывание для преобразования входных данных
в выходные, которые реально смогут обеспечить эффективную производительность на
3–4 порядка выше, чем любые современные вычислительные устройства, что позволит
решать перечисленные выше и другие задачи в натуральном и ускоренном масштабе вре-
мени. Данная статья посвящена решению задачи исследования и разработки корректи-
рующих кодов для исправления нескольких видов квантовых ошибок, появляющихся при вы-
числительных процессах в квантовых алгоритмах и моделях квантовых вычислительных
устройств. Целью работы является изучение существующих методов исправления различ-
ных видов и типов квантовых ошибок и создание 3-кубитного корректирующего кода для
квантового исправления ошибок. Работа затрагивает задачи исследования и разработки
методов функционирования квантовых схем и моделей квантовых вычислительных уст-
ройств. Актуальность данных исследований заключается в математическом и программ-
ном моделировании 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 но-
визна данного направления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и до-
полнении поля квантовых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция
квантовых физических явлений и особенностей слабо освещена в мире. Целью работы явля-
ется компьютерное моделирование квантового вычислительного процесса с использовани-
ем метода исправления фазовых типов ошибок, который позволяет оценить собственную
фазу унитарного гейта, получившего доступ к квантовому состоянию, пропорционально
собственному вектору. -
МЕТОДИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТИЗИРОВАННЫМИ ПЛАТФОРМАМИ
А. С. Болдырев, А.Л. Веревкин, К. В. Пшихопова, Л. С. Веревкина2020-10-11Аннотация ▼Одним из актуальных направлений развития робототехники являются проектиро-
вание систем группового управления. В предложенной структуре группа из пяти роботи-
зированных платформ (РП) управляется с носимого или стационарного пультов. Такой
состав группы предопределяет схемы с перестраиваемыми связями между составными
частями и изменением принципов функционирования. В статье приведены эксперимен-
тальные исследования вычислительной эффективности методов планирования траекто-
рий РП в пространстве и определены оптимальный метод и требуемые параметры вы-
числителя РП. Рассмотрены варианты схем с разным числом РП и модели холодного ре-
зервирования РП, пультов и общего всей системы. При таком многообразии конфигураций
возникают проблемы, обоснования и выбора методов расчета, и однозначного, обобщен-
ного представления параметров надежности системы группового управления. Повышен-
ные требования к надежности компонент системы группового управления, требуют
точной оценки надежности и продиктованы значительной стоимостью оборудования и
функциональным назначением. Разработанная методика предназначена для моделирова-
ния надежности разработанной системы группового управления роботизированными
платформами РП. В предложенной методике показано использование структурного,
вероятностного и матричного методов для расчета моделей надежности системы груп-
пового управления. А также предложен подход к моделированию надежности целочислен-
ного, избыточного, скользящего, холодного резервирования РП и пультов управления. Полу-
ченные результаты численных расчетов параметров надежности системы группового
управления, позволяют оценить риски и выбирать режимы, в зависимости от требуемой
эффективности выполнения миссии. -
ПОДХОД К КОДИРОВАНИЮ РЕШЕНИЙ В ЭВОЛЮЦИОННЫХ МЕТОДАХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Э. В. Кулиев, А. А. Лежебоков, М. М. Семенова, В.А. Семенов2020-07-20Аннотация ▼Рассмотрены актуальные вопросы и проведен анализ проблемы трехмерной инте-
грации и трехмерного моделирования, возникающей на этапе конструкторского проекти-
рования в ходе решения задачи оптимального планирования компонентов больших и сверх-
больших интегральных схем и корпусных устройств электронной вычислительной аппара-
туры. Представлены и достаточно детально описаны основные преимущества примене-
ния принципов трехмерной интеграции, позволяющие эффективно организовывать произ-
водство персонифицированной электроники, оптимально планировать конфигурацию
больших и сверхбольших интегральных схем с учетом тепловых и энергетических характе-
ристик. В ходе выполнения исследований авторами разработан подход к кодированию ре-
шений на основе интеллектуального механизма, который характеризуется наличием
встроенных средств контроля допустимых решений. Одним из таких средств, экспери-
ментально доказавших свою эффективность, является встроенный механизм «смертель-
ных мутаций», учитывающий статусы генов и заранее заданные ограничения на итоговую
конфигурацию корпуса проектируемого устройства. В работе предложен ряд общих под-
ходов и конкретных алгоритмов решения задачи планирования, основывающихся на ре-
зультатах исследований авторского коллектива и современных подходах к решению
NP-полных задач. Важнейшим практически значимым результатом исследований обозна-
ченной проблемы является разработанная программно-инструментальная платформа
проектирования на современном кроссплатформенном языке программирования Java. Вы-
бранная технология разработки позволяет использовать все основные достоинства со-
временных многоядерных и многопроцессорных архитектур, по использованию программ-
ной многопоточности для реализации параллельных схем решения комбинаторных задач.
Программно-инструментальная платформа обладает дружественным интерфейсом, что
позволяет эффективно управлять процессом решения задачи планирования компонентовбольших и сверхбольших интегральных схем трехмерной интеграции, путем визуализации
ключевых показателей работы алгоритмов на графиках и в блоках текстовой статисти-
ки. Разработанное прикладное программное обеспечение позволило провести серию вычис-
лительных экспериментов, на основе наборов случайных данных также, как и наборах от-
крытых данных бенчмарков для подобного рода задач. Результаты экспериментальных
исследований позволили подтвердить теоретические оценки временной сложности и эф-
фективности предложенных подходов и алгоритмов, в том числе генетического алгорит-
ма, который использует предложенный в работе новый механизм кодирования решений. -
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. -
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Н.А. Бочаров , Н.Б. Парамонов229-2392025-12-30Аннотация ▼Современные робототехнические комплексы решают всё более сложные задачи, что предъявляет повышенные требования к быстродействию и эффективности бортовых вычислительных систем. Традиционные методы наращивания производительности (масштабирование аппаратуры, параллельные вычисления и др.) уже приближаются к своим пределам, поэтому возникает необходимость поиска принципиально новых подходов. Квантовые вычисления рассматриваются как перспективное направление, способное значительно превзойти классические вычислительные мощности в ряде задач. В этой связи целью данного исследования является изучение применимости квантовых вычислений для бортовых вычислительных систем робототехнических комплексов (РТК). Для достижения поставленной цели проведён всесторонний анализ требований (производительность, энергопотребление, массогабаритные показатели, надёжность и др.), предъявляемых к бортовым вычислительным системам РТК. Оценён потенциал квантовых алгоритмов в решении типовых задач робототехники, в том числе оптимизационных задач и задач машинного обучения, и проведено их имитационное моделирование с последующим сравнением результатов с классическими методами. Кроме того, рассмотрены текущие ограничения современных квантовых компьютеров (например, ограниченное число кубитов и проблемы декогеренции) и на основе тенденций развития технологий сделан прогноз их совершенствования в ближайшие годы. Проведённое исследование подтверждает перспективность применения квантовых вычислений для решения задач оптимизации и машинного обучения, которые являются ключевыми для интеллектуальных РТК. Однако текущие технологические ограничения (габариты, требования к условиям работы и нестабильность квантовых процессоров) пока не позволяют использовать квантовые компьютеры непосредственно на борту. Тем не менее, предложены направления дальнейших исследований и рассмотрены возможные сценарии постепенного внедрения квантовых вычислений в архитектуру РТК в ближайшие 5–15 лет, например, по мере миниатюризации квантовых процессоров и развития методов их интеграции в бортовые системы. Таким образом, по мере устранения существующих барьеров квантовые вычислители могут со временем стать неотъемлемой частью бортовых систем управления РТК, обеспечивая качественный скачок в их производительности.
-
СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОГНИТИВНОГО РИСКА ТРЕЙДЕРОВ В УСЛОВИЯХ ВОЛАТИЛЬНОСТИ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ РЫНКОВ
Д. Г. Веселова , Н. Е. Сергеев189-1992025-12-30Аннотация ▼Настоящее исследование посвящено разработке стохастической модели когнитивного риска трейдеров как ключевого компонента интеллектуальной системы поддержки принятия решений (СППР) для децентрализованных криптовалютных рынков. Актуальность работы обусловлена спецификой DeFi-среды, характеризующейся высокой и нестационарной волатильностью, отсутствием централизованных механизмов стабилизации, асимметрией информации и значительным влиянием поведенческих факторов на принятие торговых решений. В данных условиях традиционные детерминированные и статические СППР демонстрируют ограниченную эффективность, поскольку не учитывают динамическое восприятие риска участниками рынка и связанные с ним когнитивные искажения. Целью исследования является формализация когнитивного риска трейдеров в виде стохастического процесса с эффектом памяти и интеграция соответствующей модели в архитектуру СППР, ориентированной на адаптивное управление риском. Для достижения поставленной цели разработано стохастическое дифференциальное уравнение, описывающее динамику когнитивного риска в зависимости от рыночной волатильности и текущих режимов рынка, а также вероятностное ядро переходов между рыночными состояниями, связывающее объективные рыночные характеристики с субъективным восприятием риска. Для оценки параметров модели предложен идентификационный каркас, основанный на алгоритме Expectation–Maximization в сочетании с фильтром частиц, что обеспечивает возможность работы с нелинейными и скрытыми состояниями системы. Методика исследования включает численное моделирование на синтетических данных, оценку параметров модели на реальных временных рядах криптоактивов, а также валидацию результатов с использованием схем walk-forward и purged
K-fold. Качество вероятностных прогнозов оценивалось с применением метрик отрицательного логарифмического правдоподобия (NLL), Brier Score и ожидаемой ошибки калибровки (ECE). Экспериментальные результаты показали, что включение когнитивного стохастического слоя позволяет улучшить качество вероятностных прогнозов в среднем на 10–15%, снизить NLL на 8%, Brier Score на 11% и ECE на 35%, а также повысить точность предсказания ключевых переходов между рыночными режимами на 5–7 процентных пунктов. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенной стохастической модели когнитивного риска и демонстрируют её применимость для построения адаптивных СППР в DeFi-сегменте. Разработанный подход может служить основой для дальнейшего развития предиктивных моделей поведения трейдеров и интеллектуальных систем управления риском в децентрализованных финансовых экосистемах. -
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АГЕНТНО-МОДУЛЬНОГО ПОДХОДА ПРИ ПОСТРОЕНИИ И РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
А.Ф. Зайцев179-1892025-12-30Аннотация ▼Информационно-вычислительные системы играют ключевую роль в обработке и анализе больших объемов данных, обеспечивая эффективное функционирование производства, предоставления, а также получения различных цифровых товаров и услуг. В условиях интеллектуализации и увеличения разнообразия функциональных требований, предъявляемых к информационным системам, возникает потребность в разработке новых подходов для их построения и реализации.
В работе рассмотрены основные особенности применения предложенного агентно-модульного подхода, предполагающего построение гибких и масштабируемых информационно-вычислительных систем, способных функционировать в распределенной среде. Агентно-модульный подход представляет собой методологический подход к построению информационно-вычислительных систем, на основе интеграции методов системного анализа, а также агентного и модульного принципов организации систем. Цель работы – исследовать теоретические и практические аспекты использования предложенного агентно-модульного подхода, проанализировать его преимущества в сравнении с другими существующими подходами (объектным, компонентным, сервисным), а также представить пример построения информационной системы на основе его применения. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: – исследовать теоретические основы и выявить специфику практического применения предложенного агентно-модульного подхода; – выполнить анализ отличий и описать преимущества предложенного подхода при его сравнении с другими подходами; – представить пример построения информационно-вычислительной системы с использованием предложенного подхода. В процессе исследования были использованы следующие общенаучные методы: декомпозиция, анализ, синтез, сравнение, описание, формализация, структуризация, моделирование, проектирование, а также основные принципы модульного и агентного подходов. В качестве материалов исследования использовались компьютеры, инструментальные средства и программное обеспечение вычислительных систем.
В результате исследования были рассмотрены основные теоретические и практические аспекты применения предложенного подхода. Агентно-модульный подход может быть использован для построения различных информационных систем на этапах, связанных с их моделированием и проектированием. Предложенный подход позволяет описывать структуру, функционирование, а также взаимодействие различных составных частей информационно-вычислительных систем -
МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ, ОСНОВАННЫЙ НА КОГНИТИВНОМ НЕЧЕТКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ И РЕГРЕССИОННОМ АНАЛИЗЕ
А.И. Гусева , Р.М. Романов157-1782025-12-30Аннотация ▼Актуальность исследования определяется низкой эффективностью традиционных методов прогнозирования временных рядов в условиях высокой неопределённости и ограниченного объёма данных, характерных для слабо формализованных систем. Цель работы заключается в разработке и обосновании метода прогнозирования временных рядов на основе гибридного подхода, объединяющего когнитивное нечеткое моделирование, регрессионный анализ и метод аналитических сетей. В рамках исследования проведён системный обзор и сравнительный анализ существующих методов прогнозирования, включая подходы на основе нечеткой логики, нейросетевого и когнитивного моделирования, ансамблевых и гибридных методов, и выявлены их ограничения при работе с малыми выборками, нелинейными зависимостями и неопределённостью. Разработанный метод включает: построение нечетких когнитивных карт, дефаззификацию лингвистических оценок, кластеризацию факторов, применение метода аналитических сетей для определения приоритетов и формирование взвешенной регрессионной модели. Модель проходит статистическую валидацию по метрикам , , и , а также проверку предпосылок регрессионного анализа, включая тесты на мультиколлинеарность и автокорреляцию. Применение метода обеспечило снижение с 0,38 до 0,22, с 0,30 до 0,18 и с 11,65 % до 7,12 %, что подтверждает повышение точности и устойчивости прогнозов при ограниченном объёме данных по сравнению с классической многофакторной регрессией. Новизна разработанного метода заключается в интеграции когнитивного моделирования, регрессионного анализа и метода аналитических сетей, при которой преимущества каждого компонента компенсируют их индивидуальные ограничения, обеспечивая более точное и устойчивое прогнозирование в условиях неопределённости исследуемой системы. Практическая значимость работы состоит в возможности применения предложенного метода для поддержки принятия решений и повышения обоснованности прогнозов в различных предметных областях и ситуациях, где имеется ограниченный объёма наблюдений, а существенную роль играют экспертные оценки, а также сложная структура причинно-следственных связей между показателями во времени
-
МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ СПЛАЙНОВЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОСТИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
А.А. Дорофеев90-1052025-12-30Аннотация ▼Математическое моделирование широко применяется в различных сферах деятельности, однако в случаях, когда имеющейся численной информации недостаточно для получения полного представления об объекте, построение математической модели затруднено или может привести к заведомо недостоверному результату. Существуют подходы к решению задач моделирования в условиях недостатка данных, при этом для получения необходимого результата может возникнуть необходимость использования методов, имеющих сложную математическую структуру.
В связи с этим актуальной является задача адаптации математических методов к условиям недостатка данных. В данной работе рассмотрено решение задачи интерполяции с использованием сплайн-функций – одного из наиболее широко используемых методов как в математической теории, так и в прикладной математике. Разработана методика, позволяющая адаптировать сплайновые методы к условиям недостатка исходных числовых данных; применение этой методики к построению модели образующей цилиндра с эллиптическими днищами обеспечило гладкую стыковку фрагментов и отсутствие перегибов. Выполнение требований точности и гладкости модели было достигнуто за счёт последовательного уточнения числовых данных посредством введения в модель дополнительных узлов интерполяции и корректировки их расположения. В результате построения и анализа модели установлено, что сплайновые методы могут быть применены к решению задач интерполяции практически любой сложности. При этом наличие аналитического обоснования каждого шага процесса моделирования позволяет полностью автоматизировать вычисления. Рассматриваемая в статье задача связана с изготовлением изделий на станках с числовым программным управлением. Однако в силу своей универсальности данная методика может быть применена на практике к решению задач в различных отраслях деятельности. Практическая ценность разработанной методики состоит в возможности её применения ко многим задачам, имеющим прикладную направленность, а её включение в состав современных систем проектирования и пакетов прикладных программ позволит расширить их функциональность за счёт предоставления пользователю возможности введения дополнительных ограничений, накладываемых на модель исходя из практической точки зрения, что может обеспечить высокую степень гибкости реализации -
ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ ФИЛЬТР ВТОРОГО ПОРЯДКА НА ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ КОНДЕНСАТОРАХ С ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ ПОЛЮСА ЦИФРОВЫМ ПОТЕНЦИОМЕТРОМ
Д.Ю. Денисенко , Н.Н. Прокопенко , Ю.И. Иванов , Д.В. Кузнецов179-1892025-11-10Аннотация ▼Разработан и исследован дискретно-аналоговый фильтр второго порядка на двух частотозадающих конденсаторах. Предлагаемая схема содержит два входа (In_LPF_HPF, In_BPF_NPF) и четыре выхода (Out_LPF, Out_BPF, Out_HPF, Out_NPF). Тип фильтра (числитель передаточной функции) определяется путем подключения к соответствующему входу схемы источника сигнала и съема сигнала с соответствующего выхода. Затухание полюса зависит от сопротивления одного резистора R5, который не влияет на другие параметры. Поэтому затухание полюса может перестраиваться с помощью этого резистора. Для установления коэффициента передачи в полосе пропускания на заданном уровне в ФНЧ и ФВЧ целесообразно использовать резистор R1, а для ПФ и РФ – резистор R2. Изменение данных резисторов не будет вызывать изменения других параметров схемы фильтра. Установлено, что частота полюса зависит от сопротивления резистора R8 или цифрового потенциометра , коэффициент передачи которого может изменяться путем изменения двоичного цифрового кода , подаваемого на его управляющие входы, а остальные параметры звена фильтра от них не зависят, поэтому путем изменения сопротивления этого резистора или коэффициента передачи цифрового потенциометра частота полюса может перестраиваться в широком диапазоне при сохранении других параметров. Компьютерное моделирование исследуемого дискретно-аналогового фильтра выполнено в среде Micro-Cap. Приведены последовательности импульсов, управляющих электронными ключами. Показаны графики выходных напряжений на выходах схемы (Out_LPF, Out_BPF, Out_HPF, Out_NPF). Применение цифрового потенциометра в схеме фильтра крайне перспективно при построении адаптивных систем обработки сигналов
-
МОДУЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПО ЗАДАННЫМ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
В.И. Шлаев93-1032025-11-10Аннотация ▼Рассматривается решение задачи разработки преобразователей по заданным амплитудно-частотным характеристикам. Основная проблема заключается в проведении большого количества измерительных мероприятий с изменением параметров преобразователей для достижения необходимых амплитудно-частотных характеристик, что приводит к большим временным и ресурсным затратам на разработку. Проводится анализ основных параметров преобразователей, влияющих на заданные амплитудно-частотные характеристики. Анализируются существующие подходы, методы и алгоритмы при создании преобразователей требуемых характеристик. Описывается разработка модуля прогнозирования параметров электромеханических преобразователей, основанного на заданных амплитудно-частотных характеристиках. Задачи исследования включают создание структурно-параметрической и математической моделей для расчета характеристик преобразователей на стадии проектирования. Описывается алгоритм обучения модели на основе экспериментальных данных, полученных в ходе проведения измерений. Использование методов машинного обучения для предсказания параметров приводит к минимизации количества проводимых экспериментов и снижению затрат на разработку преобразователей. Предложенный подход основывается на использовании зависимости между конструктивными параметрами преобразователей и их частотными характеристиками. Для повышения точности прогнозирования применяется алгоритм градиентного бустинга. Представлены этапы подготовки данных для обучения модели. Описывается процесс обучения модели. Результаты демонстрируют значительное сокращение времени моделирования преобразователей: применение модуля позволяет ускорить процесс в несколько раз по сравнению с экспериментальным подходом. Прогнозирование характеристик на основе модели обеспечивает сопоставимую точность при большем объеме данных. Выводы исследования подтверждают эффективность предлагаемого подхода в разработке преобразователей, снижая временные и финансовые затраты, повышая точность моделирования и применимость в условиях ограниченных ресурсов
