Выпуск №1(21) / 2021

Полный текст журнала вы можете скачать по ссылке

Вернуться назад

Статьи в выпуске

1. РЫЧАЖНЫЕ СВЯЗИ: ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНЫХ ИНТЕРПРЕТАЦИЙ (с. 5-16)
Елисеев Сергей Викторович, Каргапольцев Сергей Константинович, Елисеев Андрей Владимирович, Иркутский государственный университет путей сообщения
Аннотация

Рассматриваются вопросы формирования методологического базиса системного анализа механических колебательных структур, отображающих свойства транспортных и технологических объектов в условиях вибрационных динамических нагружений. Цель исследования заключается в разработке метода анализа и динамического синтеза в задачах динамики механических колебательных систем, ориентированных на детализацию представлений о формировании обобщенных связей между параметрами системы и оценки особенностей возникающих рычажных соотношений. Используются методы общей теории систем, в частности, аналитический аппарат теории автоматического управления. Показано, что введение передаточных функций межпарциальных связей позволяет построить новые подходы в оценке и использовании специфических свойств механических колебательных систем. Предлагается методика, в рамках которой механическая колебательная система с линейными свойствами и сосредоточенными параметрами может интерпретироваться как эквивалентная в динамическом отношении система автоматического управления. Передаточная функция системы строится на основе дифференциальных уравнений движения, получаемых в рамках формализма Лагранжа с последующим преобразованием Лапласа, что создает удобную платформу для оценки динамических свойств системы. Показано, что передаточная функция без специальных связей при обнулении частоты внешнего возмущения отображает свойства виртуального рычага в условиях статического нагружения. Введен и рассмотрен ряд новых понятий о проявлениях рычажных свойств механических колебательных систем при фиксированных частотах внешних гармонических синфазных возмущений. Предлагаемый метод иллюстрируется на ряде примеров.

2. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ПАНДЕМИИ КОРОНАВИРУСА COVID-19 (с. 17-35)
Черкашин Александр Константинович, Лесных Светлана Ивановна, Красноштанова Наталья Евгеньевна, Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН
Аннотация

Информационно-математическая технология сбора и первичной обработки пространственных данных организуется в форме геоинформационного мониторинга (ГИМ) по метатеоретическим принципам строения пространственно-распределенных коммутационных полей – расслоенных функционально связанных пространств конструктивной деятельности. Это соответствует правилам информационного и математического обеспечения САПР создания пространственно-графических форм и тематических карт разного содержания. Вокруг распределенных БД разных ГИС образуется слой информационных взаимодействий различных проектов и пользователей. Отдельные БД соответствуют порталам – узлам связи пользовательской ГИС с глобальным информационным многообразием. ГИМ-технология реализуется на примере оперативного формирования специальной БД ГИС и построения статистических графиков развития пандемии нового коронавируса COVID-19 на национальном уровне. Процессы и графики моделируются в терминах теории надежности с описанием кривых функциями плотности вероятности распределения экстремальных событий, из которых оптимальной является функция Фреше распределения моментов времени выявления заболеваний у населения. Использование относительных показателей надежности минимизирует влияние ошибок данных, а их межстрановой анализ указывает на наличие постоянных коэффициентов уравнений, что позволяет применять эпидемиологическую модель в дальнейших исследованиях статистических рядов.

3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РАСШИРЕННЫХ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНОГО РАЗНОСТНОГО РЕГУЛЯТОРА (с. 36-42)
Куликов Владимир Валерьевич, Куцый Николай Николаевич, Иркутский национальный исследовательский технический университет
Аннотация

Для повышения качества переходных процессов в автоматических системах с запаздыванием применяют ПИ-регулятор со звеном запаздывания, компенсирующим интегральный компонент стандартного ПИ-регулятора, который обозначается в технической литературе как пропорционально-интегральный разностный регулятор (ПИР-регулятор). Важной задачей, стоящей перед промышленной реализацией данного регулятора, является определение оптимальных настраиваемых параметров, доставляющих экстремальное значение принятому критерию оптимальности. Наличие запаздывания в регуляторе и объекте затрудняет применение аналитических подходов для параметрического синтеза закона регулирования, обеспечивающего переходные процессы с приемлемым качеством. Это приводит к использованию алгоритмических методов. В статье показано применение метода расширенных частотных характеристик (РЧХ) для параметрического синтеза ПИР-регулятора в одноконтурной автоматической системе регулирования (АСР) объектом с запаздыванием, критичным для применения типовых регуляторов. Метод РЧХ позволяет получить значения настраиваемых параметров ПИР-регулятора, которые в некоторых сложных случаях могут быть использованы как стартовые точки градиентной процедуры. Для оценки качества переходных процессов, полученных методом РЧХ, задействованы широко распространённые в практике автоматического регулирования коэффициент перерегулирования и интегральный квадратичный критерий.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ВОКЗАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ИРКУТСК-ПАССАЖИРСКИЙ НА ОСНОВЕ СЕТЕЙ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (с. 43-53)
Жарков Максим Леонидович, Супруновский Антон Викторович, Институт динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова СО РАН, Иркутский государственный университет путей сообщения
Аннотация

В работе предлагается математическая модель работы вокзального комплекса Иркутск-Пассажирский, построенная на основе теории массового обслуживания. Эта модель может быть использована для научного обоснования планируемых мер и мероприятий при реконструкции данного объекта и создании на его основе регионального транспортно-пересадочного узла. В модели для описания сложного входящего пассажиропотока применяются BMAP-потоки, что позволяет учитывать наличие нескольких подпотоков с различными параметрами. Для описания процесса обслуживания пассажиров используется сеть массового обслуживания, благодаря чему возможно детально описать структуру и перемещение пассажиропотоков внутри системы.

5. ЧИСЛЕННАЯ ОЦЕНКА КРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ЗАДАЧЕ О ТЕПЛОВОМ ВЗРЫВЕ В СРЕДЕ С ФЛУКТУАЦИЯМИ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ (с. 54-65)
Донской Игорь Геннадьевич, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН
Аннотация

Формулируется задача о тепловом взрыве в среде с флуктуациями реакционной способности, которые задаются через функцию распределения энергии активации. Для дифференциального уравнения, описывающего стационарное распределение температуры в такой среде, предложена вариационная формулировка. С использованием простой пробной функции численно исследуется зависимость величины вариационного функционала от максимальной температуры. Критические условия теплового взрыва соответствуют появлению точки перегиба на этой зависимости. Расчеты показывают, что увеличение дисперсии распределения реакционной способности снижает устойчивость системы за счет уменьшения эффективной энергии активации для процесса тепловыделения.

6. ИНТЕГРАЦИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В СТРУКТУРУ ЭНЕРГОПРОИЗВОДСТВА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ: СЦЕНАРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ (с. 66-79)
Зорина Татьяна Геннадьевна, Институт энергетики НАН Беларуси
Аннотация

В статье рассмотрены вопросы развития возобновляемой энергетики в Республике Беларусь. Построена формализованная модель энергетической системы Республики Беларусь, собрана база исходных данных для моделирования энергопроизводства электрической энергии на среднесрочный период в программе MESSAGE. Построены три сценария развития возобновляемой энергетики в Республики Беларусь, которые предусматривают разную долю возобновляемых источников в общей структуре энергопроизводста. Выполнены прогнозы производства электрической энергии в энергетической системе Республики Беларусь на период до 2030 г. согласно выбранным сценариям. Проведен сравнительный анализ результатов моделирования по следующим критериям: структура энергопроизводства, объемы и структура вводимых мощностей, производственная себестоимость электрической энергии.

7. АНАЛИЗ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ, ЗНАЧИМОСТИ И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЕРОЯТНОСТНОГО АНАЛИЗА БЕЗОПАСНОСТИ АЭС (с. 80-93)
Берберова Мария Александровна, Балута Виктор Иванович, АНО «Международный Центр по ядерной безопасности», Институт прикладной математики им.М.В.Келдыша РАН
Аннотация

Атомные электростанции (АЭС) вследствие накопления в процессе эксплуатации значительных количеств радиоактивных продуктов и наличия принципиальной возможности выхода их при авариях за предусмотренные границы представляют собой источник потенциальной опасности или источник риска радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду. Степень радиационного риска прямо зависит от уровня безопасности АЭС, которая является одним из основных свойств АЭС, определяющих возможность их использования в качестве источников тепловой и электрической энергии. Вероятностный анализ безопасности (ВАБ) АЭС представляет собой комплексный, всесторонний системный анализ безопасности, в процессе которого разрабатываются вероятностные модели для определения конечных состояний с повреждением источников радиоактивности и конечных состояний АЭС с превышением установленных пределов по выбросам радиоактивных продуктов и радиационному воздействию на население и окружающую среду и определяются значения вероятностных показателей безопасности. Результаты ВАБ используются для качественных и количественных оценок достигнутого уровня безопасности, а также для выработки и принятия решений при проектировании и эксплуатации АЭС

8. ОТ ТРУДНО РЕШАЕМЫХ ПРОБЛЕМ К ПАРАДИГМАМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ (с. 94-109)
Городняя Лидия Васильевна, Институт систем информатики СО РАН
Аннотация

Статья посвящена описанию и анализу взаимосвязи между трудно решаемыми проблемами и процессом формирования парадигм программирования, которые могут быть полезны при решении таких проблем. Материал для анализа даёт история вычислительной техники, а также малозаметная линия научной деятельности лидера программирования А.П. Ершова в области проявления и развития парадигм программирования1. Результаты анализа позволили выполнить систематизацию языков программирования, представляя оценку их сходства и различия, что позволяет строить лаконичные определения относительно парадигмальных моделей. Это даёт возможность стратификации особенностей семантики языков программирования с разделением на автономно развиваемые компоненты в процессе пошаговой разработки экспериментальных систем программирования и формирования схем изучения и преподавания системного программирования, что может быть полезным для повышения производительности программного обеспечения. Попутно формируется ранжирование постановок задач по степени их изученности, что влияет на оценку трудоёмкости программирования.

9. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ (с. 110-120)
Ерженин Роман Валерьевич, ООО «Научно-практический центр ГОСУЧЕТ»
Аннотация

В статье рассматривается актуальная проблема повышения качества проектирования крупномасштабных информационных систем государственного управления (КИСГУ). По мнению автора выбор приемлемых параметров функционирования КИСГУ на этапах его макропроектирования сдерживается не столько дефицитом эффективных методов моделирования, сколько отсутствием удобных инструментов, позволяющих приобретать, накапливать и использовать разнородные знания для принятия решений при построении адекватных моделей сложной информационной системы (ИС). В качестве методологической основы интеллектуальной поддержки моделирования и оценки эффективности ИС предлагается использовать комплексную DEA-модель оценки, построенную на принципах структурнофункциональной и территориальной стратификации информации о функционировании сложной КИСГУ. Обзор существующих подходов к оценке сложных ИС и анализ различных инструментальных средств, реализованных на принципах DEA-моделей, позволил сделать вывод о невозможности их использования для целей оценки систем класса КИСГУ. Для поддержки процедуры экспертирования автор предлагает разработать новое web-приложение с использованием Framework Yii2. Для этого в статье описана программная архитектура эксперто-ориентированной системы поддержки принятия решений (СППР) и приведены результаты ее апробации. В качестве информационного обеспечения использовались открытые машиночитаемые данные, содержащие информацию о характеристиках функционировании информационной системы управления государственным бюджетом (ИСУГБ). Полученные результаты оценки ИСУГБ подтверждают гипотезу автора о возможности усиления интеллекта эксперта на этапах проектирования за счет использования специальных инструментальных средств. Предложенный подход может использоваться при проектировании системы для выбора параметров функционирования ИСУГБ, при аудите эффективности деятельности учреждений и в качестве практического пособия для подготовки и переподготовки ИТ-специалистов профильных специальностей.

10. СРЕДСТВА ВИЗУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГЕНЕРАЦИИ КОДА НЕЧЕТКИХ ПРОДУКЦИЙ (с. 121-131)
Дородных Никита Олегович, Юрин Александр Юрьевич, Коршунов Сергей Андреевич, Сопп Дмитрий Юрьевич, Шпаченко Дмитрий Сергеевич, Институт динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова СО РАН, ООО ЦентраСиб
Аннотация

Логические и ассоциативные правила по-прежнему являются наиболее распространенным способом представления экспертных знаний и поддержки принятия решений, несмотря на популярность семантических технологий. Эффективное использование правил при принятии решений в случае неточной или неопределенной информации требует разработки специализированных лингвистических (языковых) и программных средств, как для их наглядного отображения, так и генерации программных кодов. В данной работе рассматривается FuzzyRVML, как расширение одного из языков визуального моделирования правил – Rule Visual Modeling Language, предназначенное для моделирования логических правил, содержащих элементы нечеткости. FuzzyRVML поддерживает нечеткий тип данных, понятия лингвистической переменной, терма и коэффициента уверенности. Представлены описания основных элементов и конструкций FuzzyRVML, а также иллюстративный пример, содержащий генерацию кода на FuzzyCLIPS. Программным средством поддержки предлагаемой нотации является Personal Knowledge Base Designer, на основе которого произведены ее оценка и реализация.

11. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ОБЗОР СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ КОНФИГУРАЦИЯМИ РЕСУРСОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ (с. 132-145)
Костромин Роман Олегович, Институт динамики систем и теории управления СО РАН
Аннотация

Статья посвящена проблемам автоматизации конфигурирования ресурсов распределенной вычислительной среды. Среда может использоваться как для запуска научных приложений, так и для задач исследования функционирования цифровых двойников инфраструктурных объектов. Для такой среды характерно динамическое изменение состава ее ресурсов, их характеристик и требований к ним. Ресурсы среды могут включать классические вычислительные машины, серверы, виртуальные машины и микрокомпьютеры. Необходимы универсальные средства автоматизации настройки таких ресурсов. В статье выполнен сравнительный анализ средств управления конфигурациями ресурсов среды (Chef, Ansible, Puppet, SaltStack), которые позволяют автоматизировать процесс настройки узлов. Благодаря такой автоматизация сокращается время их подготовки и повышается надежность вычислений за счет уменьшения отказов программного и аппаратного обеспечения, связанных с человеческим фактором в процессе настройки в ручном режиме. Рассмотренные средства являются основой для дальнейшего развития инструментального комплекса для построения среды, обеспечивающей условия функционирования цифровых двойников природосберегающего оборудования. Исходя из результатов сравнительного анализа и требований, предъявляемых к инструментальным комплексам, выбрана система Ansible для внедрения в цепочку автоматизации процессов непрерывной интеграции прикладного и системного программного обеспечения приложений. Практические эксперименты показали преимущества использования Ansible в сравнении с другими системами аналогичного назначения.

Вернуться назад