Выпуск №3(15) / 2019

Статьи в выпуске

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ В СИТУАЦИОННОМ УПРАВЛЕНИИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧАМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (с. 5-17)
Массель Людмила Васильевна, Гергет Ольга Михайловна, Массель Алексей Геннадьевич, Мамедов Тимур Габилович, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Томский политехнический университет
Аннотация

В статье рассматриваются возможности применения методов машинного обучения (искусственных нейронных сетей (ИНС) и генетических алгоритмов (ГА) для формирования управляющих воздействий при применении концепции ситуационного управления для интеллектуальной поддержки принятия стратегических решений по развитию энергетики. На первом этапе рассматривается применение ИНС с целью классификации экстремальных ситуаций в энергетике, для предотвращения развития которых подбираются наиболее эффективные управляющие воздействия (превентивные меры), с тем, чтобы предотвратить перерастание критической ситуации в чрезвычайную. Генетические алгоритмы предлагается использовать для определения весовых коэффициентов при обучении ИНС. Приводятся алгоритм построения классификатора на основе нейронной сети и демонстрационная задача на примере данных о генерации и потреблении Объединенной электроэнергетической системы (ОЭС) Сибири.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ НА ОСНОВЕ ОНТОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ (с. 18-30)
Черняховская Лилия Рашитовна, Никулина Наталья Олеговна, Малахова Анна Ивановна, Гарайшин Шамиль Гилемшинович, Нагимов Тимур Ришатович, ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», Учебно-научный центр «Геофизика»,
Аннотация

В статье предлагается методика проектирования системы управления бизнес-процессами производственного предприятия на основе предварительного онтологического и имитационного моделирования предметной области. Целью проводимых исследований является организация поддержки принятия решений для участников проектов разработки и внедрения автоматизированных систем управления бизнес-процессами на предприятиях с преимущественно проектной организацией основной деятельности. Исследования поддержаны грантом РФФИ № 19-08-00937 «Методы и модели интеллектуальной поддержки принятия решений при управлении программными проектами, реализуемыми в среде производственных предприятий»

3. ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ (с. 31-41)
Ворожцова Татьяна Николаевна, Макагонова Надежда Николаевна, Массель Людмила Васильевна, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН
Аннотация

В настоящее время очевидной является проблема влияния энергетики на окружающую среду как одного из антропогенных факторов. В рамках исследований по оценке влияния энергетики на геоэкологию региона предполагается разработка Web-ориентированной информационной системы, интегрирующей математические и семантические методы, инструментальные средства, базу данных и базу знаний рассматриваемой предметной области. В статье рассматривается предлагаемый онтологический подход к структурированию и интеграции информации, необходимой для исследований. Онтологии предлагается рассматривать как прообраз инфологической модели данных при проектировании базы данных и базы знаний.

4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА ТРАЕКТОРИИ ЛЕЧЕНИЯ ДЕТЕЙ С ИЗБЫТОЧНЫМ ВЕСОМ (с. 42-52)
Марухина Ольга Владимировна, Берестнева Ольга Григорьевна, ФГАОУ ВО НИ Томский политехнический университет
Аннотация

Предложен подход к разработке алгоритмической базы системы поддержки принятия врачебных решений при выборе траектории лечения детей с избыточным весом. Проведено исследование структуры пропущенных данных клинико-лабораторных показателей, осуществлено восстановление пропущенных значений методом множественного восстановления и проведено сокращение размерности с использованием пакетов языка R. На основе полученных результатов построена модель принятия решений и определен набор правил для выбора траектории лечения. В результате, сформирован алгоритм обработки данных для принятия решения о выборе группы лечения детей с избыточным весом.

5. МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ (с. 53-65)
Барахтенко Евгений Алексеевич, Соколов Дмитрий Витальевич, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук
Аннотация

В статье представлен новый методический подход к автоматизированному построению программного обеспечения для решения задач проектирования систем теплоснабжения. Методический подход основан на парадигме Model-Driven Engineering. Суть этой парадигмы заключается в том, что программное обеспечение создается на основе моделей. Знания о системах теплоснабжения, прикладных задачах и прикладном программном обеспечении сохраняются для многократного использования в виде онтологий. Автоматизированное построение программного комплекса осуществляется на основе компьютерной модели системы теплоснабжения, онтологий и современных технологий метапрограммирования. Предложенный подход позволяет успешно решить проблему разделения методов решения прикладных задач и математических моделей элементов системы теплоснабжения. С этой целью методы реализуются в виде программных компонентов, которые не связаны со свойствами и моделями конкретного оборудования. А модели элементов системы теплоснабжения автоматически компилируются в программные компоненты. В процессе построения программной системы программные компоненты, реализующие модели и методы, динамически интегрируются в создаваемую систему. В результате программная система, ориентированная на решение конкретной прикладной задачи, создается в автоматизированном режиме. Разработанный подход использован для реализации программного комплекса СОСНА, который применяется для проектирования городских систем теплоснабжения.

6. АЛГОРИТМЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ (с. 66-78)
Соколов Дмитрий Витальевич, Барахтенко Евгений Алексеевич, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук
Аннотация

Определение оптимальных параметров систем теплоснабжения предполагает поиск решения, обеспечивающего наилучшую пропускную способность сети, путем замены трубопроводов и установки (модернизации) насосных станций. В этом случае мы обычно решаем сложную задачу нелинейного программирования с дискретными и непрерывными переменными. В ИСЭМ СО РАН разработаны эффективные методы ее решения. Метод, основанный на динамическом программировании, был разработан для древовидной сети. Для кольцевых сетей существует метод многоконтурной оптимизации, основанный на принципе последовательного улучшения решения. Важная особенность этих методов заключается в том, что они позволяют в полной мере учитывать свойства сложных математических моделей, определяющих особенности применяемого оборудования, способы его установки и эксплуатации. В статье представлены результаты дальнейшего развития методов решения комплексной задачи определения оптимальных параметров систем теплоснабжения. Предложены модифицированный метод и алгоритмы определения оптимальных параметров систем теплоснабжения. Предложенные метод и алгоритмы, реализованные в программном комплексе СОСНА, применяются для решения задач оптимальной реконструкции систем теплоснабжения городов и населенных пунктов.

7. УПРАВЛЕНИЕ КОНВЕЙЕРНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ВЫЧИСЛЕНИЯМИ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КАЧЕСТВЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДВОИЧНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕТОДА БУЛЕВЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ (с. 79-90)
Опарин Геннадий Анатольевич, Богданова Вера Геннадьевна, Пашинин Антон Алексеевич, Институт динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова Сибирского отделения Российской академии наук
Аннотация

Рассматриваются средства управления вычислениями в пакете прикладных микросервисов, ориентированном на применение при решении задач качественного исследования двоичных динамических систем на основе метода булевых ограничений. Вычислительная модель предметной области и архитектура агента обеспечивают возможность проведения многовариантных, параллельных и конвейерно-параллельных вычислений на выделенных ресурсах. Предложенный подход демонстрируется на примере анализа структуры пространства состояний сдвигового регистра.

8. КОНСТРУКТИВНЫЙ ПОДХОД К ПРОВЕРКЕ ИСТИННОСТИ КВАНТИФИЦИРОВАННЫХ БУЛЕВЫХ ФОРМУЛ В РЕШАТЕЛЕ HPC2QALL (с. 91-101)
Опарин Геннадий Анатольевич, Богданова Вера Геннадьевна, Горский Сергей Алексеевич, Институт динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова Сибирского отделения Российской академии наук
Аннотация

Высокая вычислительная сложность ряда задач анализа динамики и структурно-параметрического синтеза для разных классов динамических управляемых систем обусловливает разработку методов и средств их параллельного решения. На основе метода булевых ограничений задачи качественного анализа поведения траекторий двоичных динамических систем, функционирование которых рассматривается на конечном интервале времени, сводятся к решению задач булевой выполнимости и проверки истинности квантифицированных булевых формул. Строится математическая модель исследуемого динамического свойства в виде системы булевых уравнений, учитывающая как спецификацию свойства, так и уравнения динамики конкретного объекта. Такой подход, в отличие от существующих, является декларативным и обеспечивает возможность параллелизма по данным. Для проверки истинности 2-квантифицированных булевых формул разработан параллельный решатель Hpc2qall. В отличие от аналогичных решателей, Hpc2qall выдает не только результат проверки истинности формулы (SAT или UNSAT), но и осуществляет конструктивное нахождение всех наборов значений переменных под квантором всеобщности, приводящих к результату UNSAT. Приводится пример применения конструктивного подхода для решения задачи синтеза стабилизирующей обратной связи.

9. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КООРДИНАТНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ (с. 102-110)
Башуров Валерий Витальевич, Губанов Дмитрий Андреевич, Запрягаев Валерий Иванович, Киселев Николай Петрович, Певзнер Анна Самуиловна, Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Аннотация

В статье описано автоматизированное координатное устройство, применяемое для позиционирования модели и перемещения зонда по заданной программе при экспериментальных исследованиях на вертикальной струйной установке. Подсистема сбора данных и управления позволяет задавать алгоритм перемещения датчика по двум координатам для конкретных экспериментов, в том числе по сложной траектории, как в ручном режиме от пульта управления, так и в автоматическом по заданной программе. Система управления координатным устройством является составной частью системы автоматизированного сбора экспериментальных данных на вертикальной струйной установке ИТПМ СО РАН.

10. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ЭНЕРГОПРОИЗВОДСТВА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ (с. 111-120)
Зорина Татьяна Геннадьевна, Кашникова Инна Васильевна, Богдан Игорь Тадеушевич, Институт энергетики НАН Беларуси, Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Научно-исследовательский экономический институт Министерства экономики
Аннотация

В статье дается характеристика энергетической системы Республики Беларусь, предложена и решена задача моделирования оптимальной структуры энергопроизводства с нечеткими параметрами. В качестве нечетких параметров были использованы спрос на электро- и теплоэнергию. В результате использования предложенной модели была получена оптимальная структура энергопроизводства Республики Беларусь, в которой объемы производства каждой станции принимают нечеткое значение.

11. АНАЛИЗ КИБЕРБЕЗОПАСНОСТИ ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ С ПОЗИЦИЙ КИБЕРФИЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (с. 121-131)
Колосок Ирина Николаевна, Коркина Елена Сергеевна, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН
Аннотация

Цифровая подстанция (ЦПС) - важное звено технологического управления электроэнергетической системой. В связи с «цифровизацией» энергетики и развитием электроэнергетических систем на основе инновационных средств и технологий современные объекты электроэнергетики, в том числе и цифровые подстанции, необходимо рассматривать как сложные комплексные кибер-физические системы. В статье рассмотрена структура цифровой подстанции с позиций кибер-физической системы, выполнен анализ факторов, влияющих на «глубину» снижения функциональности цифровой подстанции при кибератаках, реакцию кибернетической и физической подсистем ЦПС на различные атаки, а также предложены меры противодействия кибератакам для этих подсистем.

12. ОСОБЕННОСТИ АГРЕГИРОВАНИЯ МИРОВЫХ ГАЗОВЫХ РЫНКОВ (с. 132-143)
Калинина Жанна Вадимовна, Илькевич Николай Иванович, Дзюбина Татьяна Владимировна, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН
Аннотация

Моделирование развития систем газоснабжения для создания мировых прогнозов их развития и взаимодействия газовых рынков выполняется на основе моделей потоков газа. В данной работе представлена иерархия газовых моделей, в основном зарубежных, проведен их анализ, описаны возможности, учитываемые факторы и получаемые результаты. Во всех рассмотренных моделях данные по газоснабжающим системам представлены в агрегированном виде, хотя методы агрегирования и их точность не указываются. В работе кратко описываются разработанные авторами методы агрегирования для решения задач оптимального развития газоснабжающих систем при их многоуровневом моделировании.

13. МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМЫ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (с. 144-152)
Дунаев Михаил Павлович, Довудов Сарфароз Умедович, Иркутский национальный исследовательский технический университет
Аннотация

Статья посвящается моделированию схемы частотно-импульсного преобразователя (ЧИП) в среде Matlab 7.5. Описан принцип работы ЧИП, проведен эксперимент и получены регулировочные и выходные характеристики ЧИП, выполнен анализ характеристик, полученных при моделировании и эксперименте. Показано, что модель схемы ЧИП работает достаточно адекватно

Вернуться назад