Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
16 Июня 2024
Статьи журнала №1 2022
11. Алгоритм обеспечения требуемого уровня устойчивости управления беспилотным летательным аппаратом в условиях противодействия [№1 за 2022 год]Автор: Белоножко Д.Г. (staeer@rambler.ru) - Краснодарское высшее военное училище им. генерала армии С.М. Штеменко (адъюнкт);
Аннотация: Предлагается алгоритм обеспечения требуемого уровня устойчивости управления беспилотным летательным аппаратом в условиях противодействия. Под внешним воздействием понимаются как преднамеренные деструктивные воздействия внешней среды, так и непреднамеренные. Устойчивое управление беспилотным летательным аппаратом рассматривается как способность управляющих органов выполнять свои функции в сложной, резко меняющейся обстановке, в условиях помех, воздействия противника (огневого, радиоэлектронного и др.) и технических отказов, сохраняя в установленных пределах значения всех показателей управления соответственно. В качестве преднамеренных деструктивных воздействий внешней среды, угрожающих устойчивости управления беспилотным летательным аппаратом при автоматическом управлении, рас-смотрены средства огневого и физического поражения, радиоэлектронного подавления, а также функционального поражения электромагнитным и лазерным излучением. В зависимости от вероятности поражения беспилотного летательного аппарата в результате преднамеренного деструктивного воздействия внешней среды сформированы зоны, характеризующие влияние средств воздействия на уровень боеспособности беспилотного летательного аппарата. Определен допустимый уровень вероятности устойчивого управления, удовлетворяющий требованиям его боеспособного состояния. С целью обеспечения требуемого уровня устойчивости управления беспилотным летательным аппаратом использован принцип адаптивного управления, заключающийся в изменении параметров его движения, для реализации возможности облета опасных зон. Вычисление параметров управления движением беспилотного летательного аппарата осуществляется с использованием математической модели динамики его бокового движения. Параметры управления движением беспилотного летательного аппарата формируются в виде суммы программного управления и корректирующего, вычисленных через требуемые параметры движения аппарата. Предложенный алгоритм учитывает возможное преднамеренное деструктивное воздействие внешней среды, может быть реализован с помощью микроконтроллеров современных беспилотных летательных аппаратов и не предполагает внесения изменений в их конструкцию. Реализация алгоритма в автоматизированных системах управления беспилотным летательным аппаратом позволит эффективно решать задачи воздушной разведки в условиях противодействия для вычисления требуемых параметров движения и соответствующего текущей обстановке управления.
Abstract: The paper proposes an algorithm for ensuring the required stability level of controlling an unmanned aerial vehicle (UAV) in the conditions of counteraction. It is assumed that the external influence includes both intentional de-structive influences and unintended environmental influences. The sustainable control of UAVs is considered as the ability of the governing bodies to perform their functions in a complex sharply changing environment under conditions of interference, enemy influence (fire, electronic, etc.) and technical failures, keeping the values of all control indicators within the established limits, respectively.
The paper considers the means of fire and physical destruction, electronic suppression, as well as means of functional damage by electromagnetic and laser radiation as deliberate destructive environmental influences that threaten to disrupt the stability of UAV control during automatic control. Depending on the probability of defeat-ing a UAV after deliberate destructive influence of the external environment, there are formed zones that charac-terize the influence of influence means on the level of UAV combat capability. The determined acceptable level of stable control probability meets the requirements of a UAV combat-ready state.
In order to ensure the required stability level of UAV control, the author used the principle of adaptive control that consists in changing the parameters of the UAV movement to implement the possibility of overflying danger-ous zones. The calculation of the UAV motion control parameters used a mathematical model of the dynamics of the UAV lateral movement. The UAV motion control parameters are formed as a sum of program and corrective control calculated through the required motion parameters of the UAV.
The proposed algorithm takes into account the possible intentional destructive impact of the external environ-ment. It can be implemented using microcontrollers of modern UAVs and does not involve making changes to their design. The implementation of the algorithm in UAV automated control systems will effectively solve the tasks of aerial reconnaissance in counteraction conditions to calculate the required motion parameters and to con-trol the UAV corresponding to the current situation.
Ключевые слова: автоматизированное управление, математическая модель, беспилотный летательный аппарат, система управления, алгоритмKeywords: automated management, mathematical model, unmanned aerial vehicle, a control system, algorithm
Просмотров: 2125
12. Программная реализация алгоритма поиска оптимального температурного режима каталитического процесса [№1 за 2022 год]
Авторы: Антипина Е.В. (stepashinaev@ya.ru) - Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета (младший научный сотрудник), кандидат физико-математических наук; Мустафина С.А. (mustafina_sa@mail.ru) - Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета (профессор); Антипин А.Ф. (andrejantipin@ya.ru) - Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В статье описано ПО для решения задач оптимального управления каталитическим процессом в реакторе идеального смешения. На основе математической модели процесса в реакторе идеального смешения сформулирована в общем виде задача оптимального управления. В качестве управляющего параметра рассматривается температура хладоагента, на значения которой наложены ограничения. Приведен пошаговый алгоритм численного решения поставленной задачи, в основу которого положен эволюционный метод искусственных иммунных систем. Применение данного метода дает возможность получить приближенное решение задачи за приемлемое с практической точки зрения время. На основе сформулированного алгоритма разработано приложение для каталитической реакции димеризации a-метилстирола в присутствии цеолитного катализатора NaHY, продукты которой (линейные димеры) широко применяются в промышленном производстве. Для расчета процесса в реакторе идеального смешения в программе реализован ряд численных методов. В программном средстве имеется возможность настройки пользователем параметров как каталитического процесса, так и алгоритма метода искусственных иммунных систем. Критерий оптимизации задается пользователем в ходе работы программы, что позволяет применять ее для различных постановок задач каталитического процесса димеризации α-метилстирола и получать набор оптимальных концентраций веществ и оптимальный температурный режим, соответствующие заданным показателям протекания процесса. Приведено решение задачи поиска оптимального температурного режима рассматриваемого каталитического процесса, критерием оптимальности которой является достижение максимального выхода линейных димеров при минимальном выходе циклических димеров и тримеров.
Abstract: The paper describes the software for solving problems of optimal control of the catalytic process in an ideal mixing reactor. The general form of the formulated optimal control problem is based on a mathe-matical model of the process in an ideal mixing reactor. The refrigerant temperature is considered a control parameter; its values are limited. In order to solve the problem numerically, the paper presents a step-by-step algorithm based on the evolutionary method of artificial immune systems. The method of artificial immune systems for solving optimal control problems makes it possible to obtain an ap-proximate solution to the problem in a time that is acceptable from a practical point of view.
The formulated algorithm is a basis for the developed application for the catalytic reaction of α-methylstyrene dimerization in the presence of the NaHY zeolite catalyst, whose products (linear di-mers) are widely used in industrial production. To calculate the process in an ideal mixing reactor, the program implements a number of numerical methods. The software tool allows the user to customize both the catalytic process parameters and the parameters of the algorithm of the artificial immune system method. The user sets the optimization criterion during the program operation, which makes it possible to use it for various formulations of the tasks of the catalytic process of α-methylstyrene dimerization and to obtain a set of optimal concentrations of substances and optimal temperature conditions that correspond to the specified process indicators. The paper gives a solution to the problem of finding the optimal tem-perature condition for the considered catalytic process, the optimality criterion of which is the achievement of the maximum yield of linear dimers with a minimum yield of cyclic dimers and trimers.
Ключевые слова: оптимальный температурный режим, реактор идеального смешения, линейные димеры, искусственные иммунные системыKeywords: optimal temperature condition, ideal mixing reactor, linear dimers, artificial immune systems
Просмотров: 1340
13. Моделирование структуры сети авиамаршрутов предфрактальными графами [№1 за 2022 год]
Авторы: Кочкаров Р.А. (rasul_kochkarov@mail.ru) - Финансовый университет при Правительстве РФ (доцент), кандидат экономических наук;
Аннотация: В работе выделены основные направления исследования: проектирование сети с заданными численными характеристиками, расчет устойчивости заданной сети и решения, решение оптимизационных многокритериальных задач со многими параметрами, моделирование динамических сетей. Структура сетей иерархическая, с высокими параметрами кластеризации, обладает свойствами самоподобия на уровне глобальных авиаперевозок. Сети воздушного движения относят к типу безмасштабных сетей, или «маленького мира», а для анализа применяется теория сложных сетей. В качестве инструментария решения оптимизационных задач предложен аппарат предфрактальных графов, приведены основные определения и обозначения, рассмотрены динамические правила порождения графов. Для решения NP-полных задач, встречающихся в транспортно-логистических системах, может быть применен метод, снижающий трудоемкость для ряда подзадач. Рассмотрена модель покрытия сети авиамаршрутов предфрактальным графом, предложена постановка многокритериальной задачи размещения кратного центра со многими весами, проведена оценка радиальной метрики. Предложен алгоритм размещения кратного центра предфрактального графа при сохранении смежности старых ребер, сгенерирован граф и выделены вершины кратного центра. Правила порождения предфрактального графа позволяют генерировать сети с заранее за-данными характеристиками, такими как центральность вершин, диаметр и др., в том числе для по-строения авиамаршрутов, размещения аэропортов и пересадочных узлов. Перспективными направлениями дальнейших исследований являются распознавание реальных сетей авиамаршрутов в виде динамических графов, взвешивание многими весами и постановка оптимизационных многокритериальных задач, анализ структурных характеристик сетей, статистический анализ на основе малых структурных элементов сети, генерирование сетей с заданными свойствами и сравнение их с реальными сетями, анализ структурной устойчивости сетей и др.
Abstract: The paper highlights the main research areas: designing a network with given numerical characteristics, calculating the stability of a given network and a solution, solving optimization multicriteria problems with many parameters, and modeling dynamic networks.
The structure of networks is hierarchical, with high clustering parameters; it has the properties of self-similarity at the global air transportation level. Air traffic networks are referred as scaleless net-works or “small world” type. Their analysis involves using the theory of complex networks. The au-thors propose the apparatus of prefractal graphs as a tool for solving optimization problems. They also give basic definitions and notations, consider dynamic rules for generating graphs. In order to solve NP-complete problems in transport and logistics systems, it is proposed to use a method that reduces the complexity for a number of subtasks.
The paper considers a model for covering an air route network with a prefractal graph, proposes to state a multicriteria problem of locating a multiple center with many weights, and gives a radial metric estimate. There is a proposed algorithm for placing a prefractal graph multiple center while maintaining the adjacency of old edges. Therefore, the authors generate a graph and select the multiple center verti-ces. The rules for generating a prefractal graph make it possible to generate networks with predeter-mined characteristics, such as vertex centrality, diameter, etc., including those for building air routes, locating airports and transfer hubs.
The promising directions of further research are the recognition of real aircraft networks in the form of dynamic graphs, weighing by many weights and formulation of optimization multicriterial tasks, analyzing network structural characteristics, a statistical analysis based on small network structural el-ements, generating networks with specified properties and comparing them with real networks, analyz-ing structural stability of networks, etc.
Ключевые слова: структура сети воздушного движения, предфрактальных граф, многокритериальная задача, радиальная метрикаKeywords: air traffic network structure, prefractal graphs, multicriteria problem, radial metric
Просмотров: 1352
14. Использование симулятора планировщика заданий для оценки эффективности предсказания времени работы задания [№1 за 2022 год]
Автор: Шумилин С.С. (shumilin@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (старший научный сотрудник); Воробьев М.Ю. (nordmike@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (младший научный сотрудник);
Аннотация: В настоящей работе исследуется эффективность планирования очереди с помощью предобученных моделей. Суперкомпьютерный кластер применяет планировщик для распределения по-ступающего потока заданий между доступными вычислительными ресурсами. Для размещения задания в очереди планировщик использует данные, указанные пользователем, в том числе заказанное время работы программы. Однако пользователи часто неверно оценивают время работы и указывают верхнюю оценку. Если задание завершается раньше, чем указано, то планировщику необходимо перепланировать очередь. Большое количество подобных событий может снижать эффективность распределения ресурсов. В последнее время появилось множество работ, посвященных применению машинного обучения для предсказания времени работы задания. Это позволяет в процессе планирования использовать время работы, вычисленное с помощью предобученной модели. Однако все полученные модели содержат ошибку. Проблема заключается в необходимости оценки эффективности планирования при заданном значении ошибки модели. В данном исследовании для оценки эффективности планирования очереди с помощью предобученных моделей сравниваются два сценария: планировщик использует указанное пользователем время (сценарий 1) и реальное время работы задания (сценарий 2). С помощью симулятора планировщика SLURM была произведена симуляция на статистических данных суперкомпьютера МВС-10П ОП2, установленного в Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН. Результаты показали, что среднее время ожидания в сценарии 2 уменьшилось на 25 %, а приведенное время ожидания – на 50 %. Утилизация ресурсов изменилась незначительно. Данные эксперимента доказывают целесообразность применения алгоритмов машинного обучения для предсказания времени работы заданий, поступающих на суперкомпьютерный кластер. Таким образом, в статье приводится оценка предельной оптимизации, так как эксперимент предполагает стопроцентную точность предсказания, что на сегодняшний день не демонстрирует ни одна из представленных работ по предсказанию времени работы заданий.
Abstract: The paper investigates the efficiency of queue scheduling using pre-trained models. A supercomputer cluster uses a scheduler to distribute the incoming job flow among the available computing resources. In order to place a job in the queue, the scheduler uses the data specified by a user, including the or-dered program runtime. However, users often misjudge the runtime and choose an upper estimate. If the job completes earlier than specified, then the scheduler needs to reschedule the queue. A large number of such events can reduce the efficiency of resource allocation.
Recently, there have been many papers describing the use of machine learning to predict the job run time. This allows using the run time calculated by a pre-trained model during the scheduling process. However, all the models contain an estimation error. Therefore, the problem is the need to assess the efficiency of planning for a given value of the model error.
This paper investigates the effectiveness of the proposed approach by comparing the scheduling ef-ficiency in two scenarios: 1) the scheduler uses the time specified by a user and 2) the scheduler uses the real job runtime. For this purpose, the SLURM scheduler simulator performs simulation on the sta-tistical data of the MVS-10P OP2 supercomputer installed at the Joint Supercomputer Center of the Russian Academy of Sciences. The results show that average waiting time in scenario 2 reduced by 25 %. Slowdown reduced by 50 %. Resource utilization did not change significantly.
The experimental results indicate the practicability of using machine learning algorithms to predict the running time of jobs arriving at a supercomputer cluster. Thus, the article provides an estimate of the ultimate optimization, since the experiment assumes a hundred percent prediction accuracy, which to date is not demonstrated by any of the presented works on runtime prediction.
Ключевые слова: мвс-10п, симулятор, планирование заданий, slurm, предсказательная аналитикаKeywords: mvs-10p, simulator, job scheduling, slurm, predictive analytics
Просмотров: 1830
15. Автоматизация учета рабочего времени сотрудников предприятия в условиях удаленной работы [№1 за 2022 год]
Авторы: Шевнина Ю.С. (yusm@rambler.ru) - Институт системной и программной инженерии и информационных технологий (доцент), кандидат технических наук; Буравов А.Н. (shnurok-98@mail.ru) - Институт системной и программной инженерии и информационных технологий (магистрант), Магистрант ;
Аннотация: Для управления проектами менеджерам требуется знать реально затрачиваемое рабочее время. Однако, по данным опросов исследовательской компании IDC, процедура заполнения табеля рабочего времени сотрудниками многих компаний является довольно неудобной и долгой. Авторы данной статьи предлагают способ решения проблемы учета рабочего времени сотрудников предприятия в условиях удаленной работы, основанный на разработке отдельной информационной системы с возможностью ее интеграции в существующую систему управления проекта-ми. Для серверной части был использован фреймворк NestJS, для клиентского веб-приложения – фреймворк Angular JS. В процессе моделирования информационной системы получены диаграммы процесса учета рабочего времени до и после автоматизации с использованием современных нотаций для их по-строения. В качестве системы управления реляционными БД использован MS SQL Server. В работе проведен сравнительный анализ существующих для учета времени сотрудников предприятия решений, таких как TMetric, StaffCop, WorkPoint, Kickidler, ManicTime, CrocoTime, выявлены их основные преимущества и недостатки. Рассмотрены методика, средства проектирования и разработка информационной системы, успешно внедренной во внутреннюю структуру малого предприятия, 70 % сотрудников которого перешли на удаленный режим работы. Расчет эффективности работы средств автоматизации показал сокращение трудоемкости заполнения табелей учета времени на 80 %, а временных затрат на 60 %. Детальные отчеты о затраченном времени позволяют более эффективно распределять ресурсы по задачам, что обусловливает повышение общей управляемости проектами.
Abstract: The paper describes a method for solving the problem of time tracking of enterprise employees who work remotely. The method is based on the development of a separate information system with the ability to integrate into the existing project management system. According to surveys made by the IDC research company, the procedure of filling out the time sheet by employees of many companies is ra-ther inconvenient and long. However, in order to manage projects, managers need to know the actual time spent on work. For the server side, the authors used the NestJS framework, for the client web ap-plication – the Angular JS framework.
In the process of modeling the information system, diagrams of the time tracking process before au-tomation and after automation were obtained using modern notations for their construction. MS SQL Server has become a relational database management system.
The paper presents a comparative analysis of existing solutions for time tracking of enterprise em-ployees, such as: TMetric, StaffCop, WorkPoint, Kickidler, ManicTime, CrocoTime, identifies their main advantages and disadvantages. It also describes the methodology, analysis, selection of develop-ment tools, design and development of an information system that has been successfully implemented in the internal structure of a small enterprise with 70 % of its employees switched to a remote mode of operation.
The calculation of the automation equipment efficiency has shown a decrease in the labor intensity of filling out time sheets by 80 % and a 60 % decrease in time costs. Detailed reporting of elapsed time allow more efficient allocation of resources by tasks resulting in increased overall project manageability.
Ключевые слова: эффективность заполнения табелей, табели, удаленный режим работы, системы управления проектами, учет рабочего времениKeywords: timesheet filling out effectiveness, timesheets, remote work, project management systems, time tracking
Просмотров: 1556
◄ ← Предыдущая | 1 | 2
