ivdon3@bk.ru
Разработаны математическая модель и алгоритм программной реализации назначения приоритетов выполняемым в информационной системе и характеризуемым рядом свойств задачам. Алгоритм представлен словесно и в виде блок-схемы. При разработке модели использовались теория принятия решений, алгебра логики, теория отношений и теория множеств. Ранжирование по структурному критерию позволяет объединять задачи, относящиеся к разным приложениям, в группы с одинаковым приоритетом, что повышает эффективность информационно-вычислительной системы. Результаты подтверждены в ходе имитационного моделирования и тестирования.
Ключевые слова: назначение приоритетов, алгоритм диспетчирования, математическая модель, системы реального времени, автономные сценарии, управление информационными потоками, сравнение многокритериальных альтернатив, ранжирование, блок-схема
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассмотрена динамика ионного пучка в тандемном лазерном масс-рефлектроне. Программный комплекс, реализующий математическую модель движения ионного пучка, построен на методе «крупных - частиц», учитывает влияние поля пространственного заряда и взаимодействие ионов с полем электродинамической системы. Получено распределение потенциала в узлах прибора путем численного решения уравнения Лапласа с помощью математического пакета Freefem++, в котором реализовано решение дифференциальных уравнений в частных производных методом конечных элементов. Показано отсутствие неоднородности электрического поля внутри рефлекторов. Проведена серия численных экспериментов, которая показала удобство применения метода конечных элементов для численного решения задач электростатики и ионной оптики, а также эффективность использования численного моделирования для разработки и оптимизации параметров масс-спектрометров.
Ключевые слова: метод «крупных частиц», лазерный масс-спектрометр, метод «частица- частица», электродинамическая система, метод Рунге-Кутты, лазерная плазма, ионный пучок, фокусирующая система, триангуляция, газообразующие примеси, времяпролетный масс-спектрометр
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Работа состоит из двух частей и посвящена сравнительному анализу декларируемого когнитивного и реально воспринимаемого аффективного отношений к дружбе. В основу положены результаты пилотажного анкетирования выполненного в ДГТУ в конце 2019 г., с целью комплексного измерения двух составляющих дружеских установок студентов. В первой части работы приведено обоснования необходимости таких комплексных измерений, кратко показана используемая методика выявления когнитивной составляющей, которую мы ассоциируем с декларируемым отношением. Приведены результаты выявленной нами иерархии факторов, описывающих различные стороны структуры когнитивного восприятия дружбы. Получено, что первичные 11 признаков, по которым производился опрос в анкете, статистически зависимы, и на следующем уровне сводятся к трем показателям: нравственных отношений в дружбе, межличностного взаимодействия в дружбе и влияния дружбы на жизнь в целом. На вышележащем уровне эти факторы в свою очередь сводятся к одному, интегральному показателю когнитивного восприятия дружбы. Функции распределения по респондентам для всех этих факторов приведены уже в следующей части работы. Где они используются для сравнительного анализа.
Ключевые слова: дружба, пилотажное анкетирование, когнитивная составляющая, метод иерархической факторизации, функции распределении, аффективная составляющая, сравнительный анализ
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе анализируется использование преобразования В.И. Арнольда для скремблирования цифровых изображений. Предлагаемый алгоритм реализован в составе разрабатываемой библиотеки Luka обработки медицинских изображений в формате DICOM, и обеспечивает дополнительную криптографическую и стеганографическую защиту персональных данных пациента. Рассматриваются вопросы оценки эффективности разработанного программного модуля с помощью индекса структурного сходства.
Ключевые слова: преобразование Арнольда, скремблирование, пиковое отношение сигнала к шуму, среднеквадратичное отклонение, индекс структурного сходства, DICOM, SSIM
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье описана методика ресурсоёмкой (с точки зрения вычислительных ресурсов) и точной оценки теплового режима радиоэлектронной аппаратуры. Методика предполагает последовательное использование программных пакетов «ANSYS» и «АСОНИКА-ТМ» для расчёта температурного поля, возникающего при работе прибора. Результат расчёта в «ANSYS» используется как тепловое граничное условие первого рода для расчёта в «АСОНИКА-ТМ»
Ключевые слова: тепловые процессы, теплообмен, система управления, ракета-носитель, метод конечных элементов, МКЭ, АНСИС, АСОНИКА-ТМ
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Статья посвящена сбору и обработке данных для обучения модели прогнозирования вероятности дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов. Для выявления факторов, влияющих на ДТП, был приведен анализ статистической информации, взятой из «Портала Открытых Данных Правительства Москвы» и портала «БезопасныеДороги.Рф», а также с карточек ДТП сайта ГИБДД.
Ключевые слова: дорожно-транспортное происшествие, анализ данных, безопасность пешеходов, машинное обучение, градиентный бустинг на решающих деревьях
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе исследован пуск синхронного двигателя с двухзвенным преобразователем частоты при различных типах нагрузки. Разработана модель двухзвенного преобразователя частоты для синхронного привода с системой управления в системе моделирования PSIM, рассчитаны коэффициенты, имитирующие различные типы нагрузок. Представлены результаты моделирования двухзвенного преобразователя частоты для синхронного двигателя с вентиляторной, конвейерной и постоянной на валу нагрузках. Отмечены основные особенности пуска для каждого из случаев и сделан вывод на основе проведенных исследований.
Ключевые слова: двухзвенный преобразователь частоты, синхронный двигатель с постоянными магнитами, математическая модель, надежность, PSIM
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной статье представлен обзор научных работ, в которых методы машинного обучения применялись для различных задач реабилитационной медицины. Для отдельных категорий технических и медицинских задач в этой области приведены примеры исследований и их основные результаты. Использование тренажеров для восстановления кисти может быть сопряжено с задачей определения движений пальцев здоровой руки. Такая задача требует классификации движений и также может решаться с использованием машинного обучения. В данной статье приводятся результаты разработки классификаторов движений пальцев с использованием таких методов, как логистическая регрессия, метод опорных векторов и нейронная сеть. Для обучения и тестирования моделей использовался ранее опубликованный набор данных, полученных с использованием электромиографических датчиков. Результаты классификации также сравниваются с результатами, полученными авторами использованных данных.
Ключевые слова: реабилитация, машинное обучение, нейронные сети, классификация движений, кистевой тренажер
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Рассмотрена модель бытовой холодильной машины (БХМ). Определена холодопроизводительность, тепловая нагрузка, проведен расчет компрессора и эксплуатационных параметров, построен цикл холодильной машины в p-i координатах.
Ключевые слова: бытовая холодильная машина, температура, холодильная камера, тепловая нагрузка, холодопроизводительность, компрессор, теплопритоки
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье на основе математических моделей равномерно забывчивых роботов с равноценными эмоциями вводится определение простейшего воспитания цифровых двойников человека и предлагается способ вычисления параметров этого воспитания на основе экспериментальных данных. В статье предлагаются методики вычисления коэффициентов мягкого и жесткого психологического влияния цифровых двойников при их общении друг с другом, и описывается компьютерная программа, позволяющая вычислять эти коэффициенты.
Ключевые слова: робот, математическое моделирование, цифровой двойник человека, взаимоотношение роботов, психологическое влияние, эмоциональное воспитание робота, группа роботов, компьютерная программа, психологические эксперименты, обработка результатов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе представлено решение задачи фотографического входного метрологического контроля промышленных изделий на основе метода структурно-аппроксимационного синтеза и анализа одномерных структурных образов. Изложены математические модели структурных образов, алгоритмы их синтеза, анализа и интерпретации результатов обработки. Приводятся результаты экспериментальной апробации предложенных алгоритмов, позволяющие оценить их вычислительную эффективность и надежность процедуры метрологического контроля.
Ключевые слова: метрологический контроль, обработка изображений, распознавание образов, структурно-аппроксимационный метод, динамическое программирование
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе описаны проблемы выявления эффективных каналов продаж для сервисов, работающих с колл-центром. Представлено решение в виде многоуровневой модели каналов продаж, работающей с коллтрекингом при ограниченном количестве телефонных номеров. Данный подход может быть применен в сервисах малого и среднего бизнеса, которые не могут позволить себе большое количество телефонных номеров для коллтрекинга.
Ключевые слова: канал продаж, контекстная реклама, коллтрекинг, колл-центр, маркетинг, Яндекс Директ, Google AdWords
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Предлагается новая классификация методов построения графов Вороного на картах, представленных точечными и полигональными препятствиями. Исходя из топологии пространства предлагается классифицировать построенные графы Вороного как внешние и внутренние. Таким образом, методы построения графов Вороного могут рассчитывать либо один из представленных типов графов Вороного, либо оба типа. Введенные понятия и предлагаемая классификация будут полезны для исследователей-робототехников, использующих метод графа Вороного при планировании пути мобильных роботов в различных средах.
Ключевые слова: граф Вороного, классификация, диаграмма Вороного, взвешенный граф, топология
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Показана объективная необходимость совершенствования систем защиты информации в условиях развития информационно-телекоммуникационных технологий. Приведены теоремы, которые позволяют описать свойства параметрических решений многостепенных систем диофантовых уравнений (МСДУ), необходимых для разработки математических моделей СЗИ на их основе. Обобщается теорема Фролова, и приводится авторская теорема, которая позволяет разрабатывать математическую модель СЗИ, содержащих диофантовы трудности. Приводится авторская математическая модель алфавитной криптосистемы в виде кортежа. Предложен новый подход разработки дисемметричной биграммной криптосистемы (ДБК) на основе двупараметрических решений, обобщающий принцип построения криптосистем с открытым ключом. Предлагается прямое и обратное преобразования реализовать с помощью параметрического решения, предварительно разбив его на две части: одна часть для прямого преобразования, а другая – для обратного. Вводится новое понятие равносильности упорядоченных наборов чисел или параметров с заданной размерности и порядка. Приводится математическая модель ДБК, построенная на основе двупараметрических решений МСДУ с заданной размерности и порядка. Описанная математическая модель демонстрирует потенциал применения диофантовых уравнений для разработки СЗИ с высокой степенью надёжностью.
Ключевые слова: система защиты информации, симметричная криптосистема, дисимметричная криптосистема, криптосистема с открытым ключом, шифрование информации, дешифрование информации, многостепенная система диофантовых уравнений, параметрическое решение, диофантовы
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассматриваются некоторые задачи экономики и организации строительства, которые могут быть решены методом линейного программирования. В первой задаче нужно определить состав строительных машин для выемки заданного количества грунта так, чтобы стоимость выполнения работ была минимальна. Во второй задаче грунт добывается из двух карьеров и нужно определить, сколько грунта нужно добыть на каждом из двух карьеров, чтобы стоимость перевозки была минимальна.
Ключевые слова: выемка грунта, песок, щебень, строительные машины, минимальная стоимость, линейное программирование, двухфазный симплекс-метод
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.08 - Технология и организация строительства
В статье вводятся определения робота, его интуиции и озарений, предлагаются алгоритмы принятия решения эмоциональным роботом с неабсолютной памятью, основанные на введенных определениях. Отмечается то, что для проверки правильности принятия роботом решений при помощи интуиции или озарений необходима логическая или опытная верификация адекватности принимаемых решений. В статье вводятся определение гипноза роботов и определение робота-гипнотизера, а также определение коэффициентов внушаемости робота; приводятся математические модели и алгоритм гипнотического состояния роботов, основанные на математической теории эмоциональных роботов; предлагаются способы обеспечения безопасности роботов для человека и личной преданности робота конкретному человеку. Оба способа основаны на предлагаемых моделях гипноза.
Ключевые слова: робот; эмоции; математические модели; искусственный интеллект; интуиция; озарение; гипноз
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Изучение внутреннего трения электролитических покрытий затруднено невозможностью получения достаточно массивных образцов и испытания их независимо от подложки, в связи с чем приходится оценивать напряженное состояние системы образец-покрытие. Целю работы являлось найти связь внутренних напряжений, возникающих в покрытии, нанесенном на образец круглого сечения при испытаниях на внутреннее трение с помощью крутильного маятника. В ходе анализа напряженно-деформированного состояния бимиталлического образца были найдены выражения для подсчета максимальных и минимальных напряжений в электролитическом покрытии. Взаимное влияние материала покрытия и основы было оценено численным методом с помощью программы Comsol Multiphysics.
Ключевые слова: внутреннее трение, внутренние напряжения, крутильный маятник, вращение бруса, электролитические покрытия
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной статье проведен анализ сферы организации деловых коллективных дискуссий и выявлены ключевые проблемы данной сферы, а также предложен новый метод повышения эффективности коммуникации за счет использования специального мобильного приложения.
Ключевые слова: нетворкинг, коллективная дискуссия, эффективность коммуникации, организация нетворкинга, приложение для нетворкинга
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Исследуется математическая модель согласования частных и общественных интересов при внедрении инноваций в случае нескольких агентов. Учитывается наличие двух уровней управления, в роли которых выступают супервайзер и несколько агентов. Отношения между супервайзером и агентами строятся на основе иерархии в соответствии с информационными регламентами игр Штакельберга. В качестве метода иерархического управления используется метод побуждения. Указаны алгоритмы построения равновесий для разных информационных регламентов. Численная реализация предложенных алгоритмов основана на имитационном моделировании. Дан анализ полученных результатов.
Ключевые слова: игра Штакельберга, игра Штакельберга с обратной связью, иерархия, имитационное моделирование, инновации, побуждение, супервайзер, агенты
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе рассмотрены этапы генерации С-кода алгоритма управления двигателем с помощью инструментов Embedded Coder и STM32 Embedded Target для Matlab/Simulink. На примере выбранного микроконтроллера будут инициализированы его периферийные устройства и подключены к графической модели алгоритма. Помимо этого представлено описание всех блоков и их функции полученной модели. На последнем этапе генерируется код на языке С, готовый для загрузки его в микроконтроллер.
Ключевые слова: Модельно-ориентированное проектирование, Matlab/Simulink, STM32, алгоритм управления, STM32 Embedded Target, Embedded Coder
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассмотрен вопрос автоматизации технологического производства дисперсных материалов. Охарактеризована математическая модель дозирования сухой шихты. Для анализа сигналов акустической эмиссии предложен метод быстрого преобразования Фурье (БПФ). Сделан вывод о экономическом аспекте производства и точности дозирования фракций.
Ключевые слова: автоматизация производства, технологии, дисперсные композиции, метод быстрого преобразования Фурье
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Целью исследования является оценка влияния схемы подачи приточного воздуха в помещение на эффективность местных вытяжных устройств. Для исследования приняты отсосы открытого типа (зонты), применяемые в различных технологических процессах в промышленности. Рассмотрено помещение с примыкающей камерой для термообработки мясной продукции в пищевой промышленности, оборудованной зонтом у открытого проёма. Исследованы два варианта размещения приточных устройств (подача воздуха в центральную зону помещения и подача воздуха в боковые зоны помещения). Разработаны геометрические модели, включающие камеру термообработки, помещение, из которого осуществляется загрузка камеры, вытяжной зонт над дверью из камеры в помещение, приточный воздуховод с воздухораздающими устройствами. Представлены результаты вычислительного эксперимента по моделированию работы системы местной вытяжной вентиляции камеры термообработки. Установлено, что при размещении приточных устройств по краям помещения воздухообмен может быть снижен на 28% при обеспечении удаления газовоздушной смеси камеры без прорыва в помещение.
Ключевые слова: местная вытяжная вентиляция, вытяжной зонт, моделирование, камера термообработки, численный эксперимент
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ ,
Многие организации в процессе своей деятельности обращаются к услугам, связанным с доставкой различных категорий грузов. За процесс перемещения необходимого количества груза в заданную точку с использованием оптимального маршрута отвечает транспортная логистика. При этом, часто возникает дополнительное ограничение - доставка груза в заданную точку должно осуществляться строго в течение определённого временного интервала, то есть временное окно. ,Наличие временных окон приводит к тому, что сформированные без их учёта маршруты не являются допустимыми. В рамках данной статьи рассматривается разработка собственного варианта решения задачи планирования и оптимизации маршрута с учётом временных окон.
Ключевые слова: маршрут, планирование маршрута, оптимизация маршрута, временные окна, задача VRP, задача TSP
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе рассмотрено моделирование синхронного электродвигателя мощностью 5,1 кВт с двухзвенным преобразователем частоты с системой управления, следящей за скоростью на валу в среде моделирования PSIM. Были выбраны IGBT модули под ток нагрузки. При этом скачкообразно изменялась нагрузка на валу от 1,25 до 2 от номинального значения.
Ключевые слова: синхронный двигатель с постоянными магнитами, PSIM, двухзвенный преобразователь частоты, скачкообразное изменение нагрузки
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье изложены результаты экспериментов по исследованию возможностей краткосрочного прогнозирования финансовых временных рядов с помощью алгоритмов прогнозирования разного типа. Приведены результаты тестирования метода ARIMA и алгоритма с использованием LSTM-сети на наборе данных, описывающем стоимость доллара США относительно российского рубля в течение одного дня, для прогнозирования будущего значения исследуемого показателя. Произведена оценка точности прогнозирования каждого из методов и их пригодность для решения подобных задач.
Ключевые слова: прогнозирование, временные ряды, нейросети, финансы, регрессионные алгоритмы, анализ данных, рекуррентные нейронные сети, python, numpy, pandas, keras
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ