Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Научный рецензируемый журнал «Известия Юго-Западного государственного университета» является подписным периодическим печатным изданием, в котором публикуются материалы, содержащие результаты фундаментальных и прикладных исследований в области машиностроения, информатики и вычислительной техники и строительства. Основное содержание журнала составляют научные статьи, научные обзоры, научные рецензии и отзывы.

Журнал зарегистрирован в качестве средства массовой информации Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-42691 от 16.11.10).

Журнал издается в печатной форме с периодичностью 6 номеров в год. Обязательные экземпляры журнала направляются в Информационно-телеграфное агентство России (ИТАР-ТАСС). Журнал в печатной форме распространяется на всей территории РФ, а также за ее пределами по подписке. Подписной индекс по объединенному каталогу «Пресса России» - 41219.

Журнал включен в перечень ведущих научных журналов и изданий ВАК Минобрнауки России по следующим группам научных специальностей:

  • 1.2.2. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ (технические науки).
  • 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки).
  • 2.1.3. Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение (технические науки).
  • 2.1.9. Строительная механика (технические науки).
  • 2.3.1. Системный анализ, управление и обработка информации (технические науки).
  • 2.3.2. Вычислительные системы и их элементы (технические науки).
  • 2.3.3. Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические науки).
  • 2.3.4. Управление в организационных системах (технические науки).
  • 2.3.5. Математическое и программное обеспечение вычислительных систем, комплексов и компьютерных сетей (технические науки).
  • 2.3.6. Методы и системы защиты информации, информационная безопасность (технические науки).
  • 2.5.4. Роботы, мехатроника и робототехнические системы (технические науки).
  • 2.5.5. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки (технические науки).
  • 2.5.8. Сварка, родственные процессы и технологии (технические науки).

Редакция не взимает плату с авторов за подготовку, размещение и печать материалов.

Текущий выпуск

Том 28, № 1 (2024)
Скачать выпуск PDF

Машиностроение и машиноведение 

8-26 151
Аннотация

Цель исследования. Проектирование подшипников скольжения, особенно для сложнонагруженных роторных машин, является трудоемкой задачей. Внедрение в них систем управления параметрами движения ротора дополнительно повышает сложность такой процедуры. Исследование показывает разработанный подход к оптимальному проектированию активных опор роторов с использованием эвристических оптимизационных алгоритмов. Он позволяет получить сначала множество оптимальных по Парето решений, а затем определить единственную конфигурацию опорного узла, в наилучшей степени отвечающей заданным критериям.

Методы. Задача оптимального параметрического синтеза активной опоры жидкостного трения решалась с использованием ее численной модели, сопряженной с моделью движения ротора в опоре. Для поставленной задачи проектирования были сформулированы целевые функции, определены проектные переменные, и наложены необходимые ограничения. С использованием многокритериальных версий генетического алгоритма и алгоритма роя частиц проведены процедуры оптимального синтеза опорных узлов. Полученные различными методами решения сопоставлены и проанализированы на основании результатов модельных тестов.

Результаты. В ходе исследования был разработан алгоритмический и программный инструментарий решения задач оптимального параметрического синтеза активных гибридных опор жидкостного трения. Примененные целевые функции являются конфликтующими, поэтому первичным результатом решения является трехмерный фронт Парето. Протестированные эвристические алгоритмы показали качественно схожие решения, однако генетический алгоритм охватывает больший их диапазон. Конечные решения в целом удовлетворяют предъявляемым критериям, однако способы принятия конечных решений требуют дополнительной проработки.

Заключение. Исследование представляет подход к автоматизированному проектированию опор скольжения, который позволяет одновременно учитывать трибологические, динамические аспекты поведения роторноопорной системы, а также обеспечивать готовность к использованию систем управления в опорных узлах. Протестированные эвристические алгоритмы дают сопоставимые решения оптимизационной задачи за также сопоставимое время. Дальнейшее совершенствование методики параметрического синтеза таких опор целесообразно проводить в направлениях алгоритмов принятия решений, уточнения целевых функций, а также ускорения применяемых расчетных моделей.

27-43 124
Аннотация

Целью настоящей работы являлось проведение оптимизации процесса получения порошковых материалов для производства твердосплавного режущего инструмента электродиспергированием металлоотходов сплава ТН20 в воде.

Методы. Для выполнения намеченных исследований были выбраны отходы спеченного безвольфрамового твердого сплава марки ТН20. В качестве рабочей жидкости применялась вода дистиллированная. На экспериментальной запатентованной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы безвольфрамового твердого сплава ТН20 в воде дистиллированной при массе загрузки 500 г. При этом использовали следующие электрические параметры установки: ёмкость конденсаторов 60,0…62,5 мкФ; напряжение на электродах от 120…140 В; частота следования импульсов 120…140 Гц. Исследование формы и морфологии поверхности частиц, полученных ЭЭД отходов безвольфрамового твердого сплава ТН20, проводили на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» (Нидерланды). Средний размер частиц титанового порошка исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec» (Германия). Оптимизацию процессов диспергирования отходов безвольфрамового твердого сплава ТН20 проводили постановкой полного факторного эксперимента по среднему размеру частиц получаемых электроэрозионных частиц согласно блок-схемам.

Результаты. Анализ параметров формы частиц твердосплавного порошка по изображениям с растрового микроскопа говорит о том, что электроэрозионные частицы имеют в основном сферическую форму и агломераты. Экспериментально установлено, что средний размер частиц твердосплавного порошка 24,4 мкм получается при ёмкости разрядных конденсаторов 63 мкФ, напряжении на электродах 200 В, частоте следования импульсов 200 Гц.

Заключение. Проведение намеченных мероприятий позволит решить проблему переработки отходов сплава ТН20 и повторное их использование в производстве режущего инструмента.

91
Аннотация

Проектирование подшипников скольжения, особенно для сложнонагруженных роторных машин является трудоемкой задачей. Внедрение в них систем управления параметрами движения ротора дополнительно повышает сложность такой процедуры. Исследование показывает разработанный подход к оптимальному проектированию активных опор роторов с использованием эвристических оптимизационных алгоритмов. Он позволяет получить сначала множество оптимальных по Парето решений, а затем определить единственную конфигурацию опорного узла, в наилучшей степени отвечающей заданным критериям.

Методы. Задача оптимального параметрического синтеза активной опоры жидкостного трения решалась с использованием ее численной модели, сопряженной с моделью движения ротора в опоре. Для поставленной задачи проектирования были сформулированы целевые функции, определены проектные переменные, и наложены необходимые ограничения. С использованием многокритериальных версий генетического алгоритма и алгоритма роя частиц проведены процедуры оптимального синтеза опорных узлов. Полученные различными методами решения сопоставлены и проанализированы на основании результатов модельных тестов.

Результаты. В ходе исследования был разработан алгоритмический и программный инструментарий решения задач оптимального параметрического синтеза активных гибридных опор жидкостного трения. Примененные целевые функции являются конфликтующими, поэтому первичным результатом решения является трехмерный фронт Парето. Протестированные эвристические алгоритмы показали качественно схожие решения, однако генетический алгоритм охватывает больший их диапазон. Конечные решения в целом удовлетворяют предъявляемым критериям, однако способы принятия конечных решений требуют дополнительной проработки.

Заключение. Исследование представляет подход к автоматизированному проектированию опор скольжения, который позволяет одновременно учитывать трибологические, динамические аспекты поведения роторно-опорной системы, а также обеспечивать готовность к использованию систем управления в опорных узлах. Протестированные эвристические алгоритмы дают сопоставимые решения оптимизационной задачи за также сопоставимое время. Дальнейшее совершенствование методики параметрического синтеза таких опор целесообразно проводить в направлениях алгоритмов принятия решений, уточнения целевых функций, а также ускорения применяемых расчетных моделей.

84
Аннотация

Резюме

Целью настоящей работы являлось проведение оптимизации процесса получения порошковых материалов для производства твердосплавного режущего инструмента электродиспергированием металлоотходов сплава ТН20 в воде.

Методы. Для выполнения намеченных исследований были выбраны отходы спеченного безвольфрамового твердого сплава марки ТН20. В качестве рабочей жидкости применялась вода дистиллированная. На экспериментальной запатентованной установке для получения порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы безвольфрамового твердого сплава ТН20 в воде дистиллированной при массе загрузки 500 г.  При этом использовали следующие электрические параметры установки: ёмкость конденсаторов 60,0…62,5 мкФ;  напряжение на электродах от 120…140 В; частота следования импульсов 120…140 Гц. Исследование формы и морфологии поверхности частиц, полученных ЭЭД отходов безвольфрамового твердого сплава ТН20, проводили на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» (Нидерланды). Средний размер частиц титанового порошка исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec» (Германия). Оптимизацию процессов диспергирования отходов безвольфрамового твердого сплава ТН20 проводили постановкой полного факторного эксперимента по среднему размеру частиц получаемых электроэрозионных частиц согласно блок-схемам.

Результаты. Анализ параметров формы частиц ттвердосплавного порошка по изображениям с растрового микроскопа говорит о том, что электроэрозионные частицы имеют в основном сферическую форму и агломераты. Экспериментально установлено, что средний размер частиц твердосплавного порошка 24,4 мкм получается при ёмкости разрядных конденсаторов 63 мкФ, напряжении на электродах 200 В, частоте следования импульсов 200 Гц.

Заключение. Проведение намеченных мероприятий позволит решить проблему переработки отходов сплава ТН20 и повторное их использование в производстве режущего инструмента.

Строительство 

44-56 118
Аннотация

Цель исследования. Для населенных пунктов, расположенных в криолитозоне на территории РФ, получить значения среднегодовых температур воды в тепловых сетях централизованных систем теплоснабжения отдельно для подающей и обратной магистрали при использовании проектных температур воды в диапазоне от 95 до 150°С с учетом современных климатических данных и показателей используемых отопительных приборов.

Методы. Для достижения поставленных целей использовались методы центрального качественного регулирования нагрузки потребителя тепловой энергии, основанные на уравнении теплового баланса. Для нахождения температур в точке излома температурного графика использовались численные методы решения уравнений. Для получения уравнения зависимости среднегодовой температуры воды в подающей магистрали тепловой сети использовались методы теории приближения функций алгебраическими полиномами. Для кластеризации населенных пунктов по критерию нахождения в криолитозоне и возможности использования централизованного теплоснабжения использовались методы анализа и синтеза.

Результаты. Получены среднегодовые значения температур воды для подающей и обратной магистралей тепловых сетей при использовании графиков центрального качественного регулирования с проектными температурами от 95 до 150°С с учетом значений среднемесячных наружных температур воздуха для населенных пунктов криолитозоны Российской Федерации.

Заключение. Рекомендуемые современными нормативами значения годовых температур воды для подающей магистрали тепловых сетей могут существенно отличаться от расчетных значений, полученных с учетом проектных температур воды, климатических характеристик района проектирования, особенностей организации закрытой системы теплоснабжения с целью обеспечения нормативных температур горячего водоснабжения. Получено квадратное уравнение, позволяющее с высокой точностью рассчитать проектную годовую температуру теплоносителя для подающего трубопровода в зависимости от реализуемого в системе теплоснабжения температурного графика для населенных пунктов, расположенных на территории криолитозоны.

85
Аннотация

Цель исследования. Для населенных пунктов, расположенных в криолитозоне на территории РФ, получить значения среднегодовых температур  воды в тепловых сетях централизованных систем теплоснабжения отдельно для подающей и обратной магистрали при использовании проектных температур воды в диапазоне от 95 до 150°С с учетом современных климатических данных и показателей используемых отопительных приборов.

Методы. Для достижения поставленных целей использовались методы центрального качественного регулирования нагрузки потребителя тепловой энергии, основанные на уравнении теплового баланса. Для нахождения температур в точке излома температурного графика использовались численные методы решения уравнений. Для получения уравнения зависимости среднегодовой температуры воды в подающей магистрали тепловой сети использовались методы теории приближения функций алгебраическими полиномами. Для кластеризации населенных пунктов по критерию нахождения в криолитозоне и возможности использования централизованного теплоснабжения использовались методы анализа и синтеза.

Результаты. Получены среднегодовые значения температур воды для подающей и обратной магистралей тепловых сетей при использовании графиков центрального качественного регулирования с проектными температурами от 95 до 150°С с учетом значений среднемесячных наружных температур воздуха для населенных пунктов криолитозоны Российской Федерации.

Заключение. Рекомендуемые современными нормативами значения годовых температур воды для подающей магистрали тепловых сетей могут существенно отличаться от расчетных значений, полученных с учетом проектных температур воды, климатических характеристик района проектирования, особенностей организации закрытой системы теплоснабжения с целью обеспечения нормативных температур горячего водоснабжения. Получено квадратное уравнение, позволяющее с высокой точностью рассчитать проектную годовую температуру теплоносителя для подающего трубопровода в зависимости от реализуемого в системе теплоснабжения температурного графика для населенных пунктов, расположенных на территории криолитозоны.

Информатика, вычислительная техника и управление 

57-70 320
Аннотация

Целью работы является разработка математической модели для исследования влияния амплитудно-частотного смещения на коэффициент поглощения при использовании лагов скорости с Доплеровским эффектом, различных параметров, таких как размер апертуры, коэффициент поглощения, высота и угол направленности.

Методы. В данной работе были использованы методы для моделирования смещения амплитудно-частотного сигнала с эффектом Допплера: 1) метод анализа спектра сигналов: используется для изучения частотных характеристик сигналов, включая определение частоты, амплитуды и других параметров; 2) метод численного моделирования: включает в себя использование численных алгоритмов и компьютерных программ например Matlab/Simulink, для моделирования физических явлений, связанных с эффектом Доплера и поглощением; 3) метод обработки сигналов во временной и частотной областях: включает в себя различные техники фильтрации, декомпозиции сигналов и анализа их характеристик во времени и частоте, помогают выявить особенности сигналов; 4) метод математического моделирования: включает в себя разработку математических моделей, описывающих движение объектов и их взаимодействие с окружающей средой.

Результаты. В ходе исследования была разработана математическая модель которая исследует влияние различных параметров на амплитудно-частотное смещение в активной акустической системе. Моделирование показало, как размер апертуры, угол наклона, коэффициента поглощения и донное отдаление имеют значительное влияние, а также выявило линейную зависимость между коэффициентами ошибок влияющих на смещение.

Заключение. Исследования показали, что амплитудно-частотное смещение оказывает значительное влияние на точность измерений в системе Доплеровского лага. Фазированные массивные приборы демонстрировали преимущества в рамках длительной точности. Сравнение амплитудно-частотного смещения с экспериментальными данными выявило хорошее согласие, что подтверждает адекватность разработанной модели. Однако требуется дополнительное моделирование для проверки влияния других источников ошибок, таких как территориальное, связь боковых лепестков, выравнивание луча и др., и более подробного изучения влияния крена на точность измерений.

71-87 120
Аннотация

Цель работы: исследование метода измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления (ТС) с использованием его математической модели. Провести апробацию модели и исследования, позволяющие оценить потенциальные возможности метода обработки измерительной информации, в основу которого положено определение сопротивления ТС по результатам интегрирования переходного процесса в измерительной схеме после отключения её источника питания, определить параметры измерительной цепи и алгоритма, положенных в основу метода. Для заданного диапазона измеряемых температур определить вид и параметры модели адаптивного алгоритма измерения.

Методы: методы математического моделирования, численные методы. При разработке математической модели метода использовалась теория электрических цепей, в частности, анализ переходных процессов. При анализе предложенных решений учитывалось воздействие электромагнитных помех и эффектов квантования, а эффективность оценивалась по относительной погрешности () измерения сопротивления ТС и сравнению с аналогами. Моделирование осуществлялось в среде MATLAB.

Результаты. Разработана математическая модель интегрирующего метода измерения температуры с помощью ТС, осуществлен выбор оптимальной величины шунтирующей емкости для диапазона измеряемых температур 0 … 660 оС, обеспечивающий в пределах диапазона расчётную величину среднеквадратичной погрешности (СКО) 0.02% -0.04%, определена оптимальная величина первого интервала интегрирования (4 мс). Показано, что для адаптивного алгоритма измерения возможен выбор линейной модели. Проведена оценка эффективности метода в сравнении с методом определения сопротивления ТС по двум отсчётам переходного процесса.

Заключение. Представлены результаты математического моделирования метода измерения температуры на основе оценки величины сопротивления ТС по результатам численного интегрирования переходного процесса разряда конденсатора, подключенного параллельно резистору, позволяющие оптимизировать алгоритмы, лежащие в основе его функционирования, а также судить об эффективности предложенного решения. Двухпроводный метод, основанный на определении сопротивления ТС по результатам интегри-рования переходного процесса при выключении питания измерительной цепи позволяет повысить достичь точности измерения температуры сопоставимой с точностью трех и четырехпроводных схем, исключив недостатки, связанные с их сложностью и высокой стоимостью.

88-99 228
Аннотация

Цель исследования. Моделирование ассоциативного поля с целью отражения характера предикации речевого действия, представленного соотношением стимул – реакция, а также выявления доминирующих ментальных опор.

Методы. Построение ассоциативного поля основано на данных свободного ассоциативного эксперимента, представленных в русском ассоциативном тезаурусе и словаре ассоциативных норм университета Южной Флориды. Моделирование ассоциативного поля предполагает распределение ассоциатов по характеру предикации для выделения понятийных реакций, ассоциатов-представлений, эмоционально-оценочных и операциональных реакций. Установленное соотношение типов ассоциатов позволяет выявить доминирование когнитивных, эмотивных или языковых опор при продуцировании речевого действия.

Результаты. На основе психолингвистического моделирования ассоциативных полей учитель и teacher установлены этнокультурные различия в характере предикации речевых действий: среди американских испытуемых преобладают реакции-представления, среди русских – операциональные ассоциаты. Русские испытуемые опираются в большей мере на языковые ориентиры, а американцы – на когнитивные ориентиры. Эмотивные ориентиры занимают промежуточное место, при этом в составе АП учитель эмоционально-оценочных реакций на 12 % больше, чем в составе АП teacher. Близость психологического значения слов teacher и student обусловлена пересекающимися ассоциатами school, professor, class и book. В русском ассоциативном словаре ассоциативные поля учитель и студент не имеют пересекающихся ассоциатов, что подчёркивает отсутствие для них общих смыслов.

Заключение. Проведённое исследование позволило обосновать эффективность и перспективы психолингвистической модели ментальной репрезентации. Определено, что предложенная модель выявляет характер предикации в соотношении стимул – реакция, а также превалирующие ориентиры внутреннего лексикона и признаки, на основе которых осуществляется психологическая предикация.

100-122 216
Аннотация

Цель исследования. Целью работы является разработка рекомендаций по программной реализации когнитивных агентно-базированных систем, обеспечивающих интероперабельность при взаимодействии программных когнитивных агентов, обладающих различными свойствами. Программная реализация, определяющая семантическую близость на основе машинного обучения, выделяет ключевые понятия, строит ассоциации, упрощая и ускоряя процесс работы с текстовыми данными в процессе диалога агентов, одним из которых является человек. Предлагаемый подход основан на предположении, что компьютерные системы могут выполнять некоторые «антропоморфные» функции, похожие на способности человека мыслить.

Методы. Знания о предметной области определяются на основе обучения искусственной нейронной сети. Для обозначения семантики реплик и другой информации предложено использовать тегирование и определение семантической близости ключевых фраз из речей, представленных в письменной форме.

Результаты. Система была реализована на языке программирования Python. В качестве нейросетевой модели векторизации текста использовалась модель Word2Vec с архитектурой Skip-gram. Для обучения использовались два текстовых набора с информацией о компьютерной науке и зоологии. По результатам сравнения текстов двух тематик можно судить о работоспособности системы определять семантическую близость текстовой информации.

Заключение. Положенная в основу программной реализации когнитивных интероперабельных агентнобазированных систем подсистема определения семантической близости текстовой информации на основе технологий машинного обучения позволяет повысить эффективность существующих или разрабатываемых приложений, в работе которых задействован большой объем текстовой информации.

123-147 109
Аннотация

Цель исследования заключается в разработке и описании методики формирования требований к характеристикам информационного обеспечения функционирования системы управления (СУ) беспилотной авиационной транспортной системы (БАТС) для обеспечения безопасности полетов.

Методы. Предлагаемая методика формирования требований к характеристикам информационного обеспечения функционирования СУ БАТС основана на методах системного анализа, когнитивном подходе и методах многокритериального анализа решений.

Результаты. Рассмотрены и описаны основные задачи, решаемые на этапе определения концепции, в том числе оценка требований к показателям функционирования, описание функциональной архитектуры и физической реализации, а также их валидация. В рамках архитектурного проектирования и анализа определен набор подсистем, присутствие которых в СУ БАТС требуется для реализации функций и соответствия функциональным требованиям, а также соответствующий набор модулей каждой подсистемы. Проанализированы преимущества и недостатки различных вариантов функциональной архитектуры подсистем СУ БАТС. На основе результатов формирования концепции и архитектурного проектирования и анализа обобщены и представлены основные и вспомогательные характеристики информационного обеспечения СУ БАТС. Показано, что для решения задачи оценки влияния характеристик информационного обеспечения на показатели функционирования технологий интеллектуальной автомати-зации управления БАТС следует применять когнитивный подход и методы многокритериального анализа решений. Применение предложенной методики формирования характеристик информационного обеспечения СУ БАТС показано на примере реальной транспортной задачи.

Заключение. Предложенная методика позволяет формировать требования к информационному обеспечению СУ БАТС и его характеристикам, исходя из целевого назначения системы и ее функциональной архитектуры (в том числе к составу и структуре информационных потоков, формату представления и передачи данных, частоты предоставления информации и т.д.) для обеспечения требуемой адекватности, полноты и своевременности предоставления информации, требуемой для принятия решений.

148-162 122
Аннотация

Цель исследования. Поиск возможностей и ограничений использования когнитивных технологий (КТ) для решения слабоформализованных (творческих) задач в различных областях. Оценка эффективности КТ применения по сравнению с традиционными методами. Анализ применения КТ на основе генетических алгоритмов для оптимизации процессов и решения сложных слабоформализованных задач на примере составления расписания школы.

Методы. Использование генетического алгоритма (ГА) для составления расписания путем комбинирования и вариаций данными, подобно эволюционному отбору в природе.

Результаты. В результате проведенного программного моделирования с использованием ГА получен вариант расписания для типичной средней городской школы, учитывающий все нормы "школьного" СанПиН и пожелания учителей, отличающийся простотой в использовании и гибкостью при добавлении новых ограничений, а также высокой скоростью работы на обычных офисных компьютерах.

Заключение. Актуальность использования генетических алгоритмов для составления расписаний заключается в быстром автоматическом поиске оптимального или приемлемого решения в большом пространстве возможных вариантов, с учетом установленных ограничений и приоритетов, а также в гибкости и адаптивности для различных типов задач.

163-179 130
Аннотация

Цель исследования. Исследование зависимости между входными и выходными характеристиками нечеткологической системы на основе применения метода отношения площадей. Для описания указанного метода и полученных во время моделирования в табличном процессоре результатов предлагается использование средств иллюстративного представления информации – визуальное программирование.

Методы. Для изучения метода отношения площадей рассматривалась нечетко-логическая модель, содержащая две входные переменные с тремя треугольными функциями принадлежности и одну выходную переменную с пятью треугольными функциями принадлежности. Была сформирована база нечетких правил. Для определения степеней активации выходных термов применялось минимаксное правило вывода Л. Заде. Дефаззификация значений проводилась с использованием модели, в основе которой лежит метод отношения площадей.

Результаты. Рассмотрены преимущества метода отношения площадей перед традиционными моделями, которые заключаются в возможности компенсировать главный недостаток - сужение интервала дефаззификации. С помощью предлагаемого метода изучена возможность использования различных количеств переменных на входных и выходных функциях принадлежности. Результаты экспериментальных исследований показали, что комбинирование параметров позволяет создать визуальное представление характеристик между входными и выходными переменными.

Заключение. В данной статье описан метод отношения площадей, который позволяет визуализировать зависимость между входными и выходными переменными. Приведены основные результаты численного моделирования, отражающие специфику исследуемого метода. Изучение проводилось посредством визуального программирования, которое обеспечивает ряд преимуществ, таких как повышение качества программного продукта, обеспечение четкой структуризации задачи и доступность для восприятия человека.

93
Аннотация

Цель исследования. Поиск возможностей и ограничений использования когнитивных технологий (КТ) для решения слабоформализованных (творческих) задач в различных областях. Оценка эффективности КТ применения по сравнению с традиционными методами. Анализ применения КТ на основе генетических алгоритмов для оптимизации процессов и решения сложных слабоформализованных задач на примере составления расписания школы.

Методы. В статье представлен аналитический обзор существующих программ составления расписаний, рассмотрены их положительные и отрицательные стороны. Предложен когнитивный подход к созданию расписания, а именно  - использование генетического алгоритма (ГА) для составления расписания путем комбинирования и вариаций данными, подобно эволюционному отбору в природе. Приведена экспериментальная проверка работы программы когнитивного моделирования по созданию расписания.

Результаты. В результате проведенного программного моделирования  с использованием ГА получен вариант расписания для типичной средней городской школы, учитывающий все нормы "школьного" СанПиН и пожелания учителей,   отличающийся простотой в использовании и гибкостью при добавлении новых ограничений, а также высокой скоростью работы на обычных офисных компьютерах.

Заключение. Актуальность  использования генетических алгоритмов для составления расписаний заключается в быстром  автоматическом поиске оптимального или приемлемого решения в большом пространстве возможных вариантов, с учетом установленных ограничений и приоритетов, а также в гибкости и адаптивности для различных типов задач.

92
Аннотация

Цель исследования заключается в разработке и описании методики формирования требований к характеристикам информационного обеспечения функционирования системы управления (СУ) беспилотной авиационной транспортной системы (БАТС) для обеспечения безопасности полетов.

Методы. Предлагаемая методика формирования требований к характеристикам информационного обеспечения функционирования СУ БАТС основана на методах системного анализа, когнитивном подходе и методах многокритериального анализа решений.

Результаты. Рассмотрены и описаны основные задачи, решаемые на этапе определения концепции, в том числе анализ требований к показателям функционирования, функциональное описание, описание физической реализации и валидация проектных решений. В рамках архитектурного проектирования и анализа определен набор подсистем, присутствие которых в СУ БАТС требуется для реализации функций и соответствия функциональным требованиям, а также соответствующий набор модулей каждой подсистемы. Проанализированы преимущества и недостатки различных вариантов функциональной архитектуры подсистем СУ БАТС. На основе результатов формирования концепции и архитектурного проектирования и анализа обобщены и представлены основные и вспомогательные характеристики информационного обеспечения СУ БАТС. Показано, что для решения задачи оценки влияния характеристик информационного обеспечения на показатели функционирования технологий интеллектуальной автоматизации управления БАТС следует применять когнитивный подход и методы многокритериального анализа решений. Применение предложенной методики формирования характеристик информационного обеспечения СУ БАТС показано на примере реальной транспортной задачи.

Заключение. Предложенная методика позволяет формировать требования к информационному обеспечению СУ БАТС и его характеристикам, исходя из целевого назначения системы и ее функциональной архитектуры (в том числе к составу и структуре информационных потоков, формату представления и передачи данных, частоты предоставления информации и т.д.) для обеспечения требуемой адекватности, полноты и своевременности предоставления информации, требуемой для принятия решений.

83
Аннотация

Цель исследования. Моделирование ассоциативного поля с целью отражения характера предикации речевого действия, представленного соотношением стимул – реакция, а также выявления доминирующих ментальных опор.

Методы. Построение ассоциативного поля основано на данных свободного ассоциативного эксперимента, представленных в русском ассоциативном тезаурусе и словаре ассоциативных норм университета Южной Флориды. Моделирование ассоциативного поля предполагает распределение ассоциатов по характеру предикации для выделения понятийных реакций, ассоциатов-представлений, эмоционально-оценочных и операциональные реакций. Установленное соотношение типов ассоциатов позволяет выявить доминирование когнитивных, эмотивных или языковых опор при продуцировании речевого действия.

Результаты. На основе психолингвистического моделирования ассоциативных полей учитель и teacher установлены этнокультурные различия в характере предикации речевых действий: среди американских испытуемых преобладают реакции-представления, среди русских – операциональные ассоциаты. Русские испытуемые опираются в большей мере на языковые ориентиры, а американцы – на когнитивные ориентиры. Эмотивные ориентиры занимают промежуточное место, при этом в составе АП учитель эмоционально-оценочных реакций на 12 % больше, чем в составе АП teacher. Близость психологического значения слов teacher и student обусловлена пересекающимися ассоциатами school, professor, class и book. В русском ассоциативном словаре ассоциативные поля учитель и студент не имеют пересекающихся ассоциатов, что подчёркивает отсутствие для них общих смыслов.

Заключение. Проведённое исследование позволило обосновать эффективность и перспективы психолингвистической модели ментальной репрезентации. Определено, что предложенная модель выявляет характер предикации в соотношении стимул – реакция, а также превалирующие ориентиры внутреннего лексикона и признаки, на основе которых осуществляется психологическая предикация.

95
Аннотация

Цель исследования.  Целью работы является разработка рекомендаций по программной реализации когнитивных агентно-базированных систем, обеспечивающих интероперабельность при взаимодействии программных когнитивных агентов, обладающих различными свойствами.  Программная реализация, определяющая семантическую близость на основе машинного обучения, выделяет ключевые понятия, строит ассоциации, упрощая и ускоряя процесс работы с текстовыми данными в процессе диалога агентов, одним из которых является человек. Предлагаемый подход основан на предположении, что компьютерные системы могут выполнять некоторые «антропоморфные» функции, похожие на способности человека мыслить.

Методы. Знания о предметной области определяются на основе обучения искусственной нейронной сети. Для обозначения семантики реплик и другой информации предложено использовать тегирование и определение семантической близости ключевых фраз из речей, представленных в письменной форме.

Результаты. Система была реализована на языке программирования Python. В качестве нейросетевой модели векторизации текста использовалась модель Word2Vec с архитектурой Skip-gram. Для обучения использовались два текстовых набора с информацией о компьютерной науке и зоологии. По результатам сравнения текстов двух тематик можно судить о работоспособности системы определять семантическую близость текстовой информации.

Заключение. Положенная в основу программной реализации когнитивных интероперабельных агентно-базированных систем подсистема определения семантической близости текстовой информации на основе технологий машинного обучения позволяет повысить эффективность существующих или разрабатываемых приложений, в работе которых задействован большой объем текстовой информации.

88
Аннотация

Лаги скорости с использованием эффекта Доплера измеряют относительную скорость между прибором и донным пространством путем передачи акустических импульсов, которые рассеиваются от дна. Затем рассеянный звук принимается и измеряется для определения доплеровского сдвига. Цель  данной работы - смоделировать источник ошибок, которые не усредняются  с течением времени, количественно оценить этот  источник при различных условиях эксплуатации и  условиях окружающей среды и получить статистически значимый  диапазон ожидаемых временных ошибок. Амплитудно-частотное смещение является одним из факторов, влияющих на точность измерений лага скорости. Оно описывает изменение частоты звуковых сигналов, вызванное изменениями в амплитуде и частоте звуковых волн, которые могут возникать в результате различных физических процессов в среде, через которую распространяются звуковые волны. Амплитудно-частотное смещение поглощения может влиять на точность измерений лага скорости, особенно в длительной перспективе, и требует учета и компенсации для достижения более точных результатов измерений. Как при использовании любого другого датчика, качество данных, получаемых от доплеровского измерителя, можно количественно оценить с учетом их точности как в коротких, так и в длительных периодах. Анализ точности измерений скорости имеет важное значение для прогнозирования динамики навигационных ошибок в приложениях, где требуется высокая точность, а также для оптимального использования данных в сочетании с данными скорости от других датчиков в системах слияния данных. Существует пять основных переменных, влияющих на поглощающую погрешность: размер апертуры, тип апертуры (поршень или  фазированная решетка), угол между двумя направлениями, коэффициент поглощения и высота.  Амплитудно-частотное смещение масштабируется со скоростью и будет оценена как функция всех пяти переменных. Оно определяется как относительная ошибка между  средней доплеровской фазой и ожидаемой номинальной доплеровской  фазой.

83
Аннотация

Цель работы: исследование метода измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления (ТС) с использованием его математической модели. Провести апробацию модели и исследования, позволяющие оценить потенциальные возможности  метода обработки измерительной информации в основу которого положено определение сопротивления ТС по результатам интегрирования переходного процесса в измерительной схеме после отключения её источника питания, определить параметры измерительной цепи и алгоритма, положенных в основу метода. Для заданного диапазона измеряемых температур, определить вид и параметры модели  адаптивного алгоритма измерения.

Методы: методы математического моделирования, численные методы. При разработке математической модели метода использовалась теория электрических цепей, в частности, анализ переходных процессов. При анализе предложенных решений учитывалось воздействие электромагнитных помех и эффектов квантования, а эффективность оценивалась по относительной погрешности (d) измерения сопротивления ТС и сравнению с аналогами. Моделирование осуществлялось в среде MATLAB.

Результаты: разработана математическая модель интегрирующего метода измерения температуры с помощью ТС, осуществлен выбор оптимальной величины шунтирующей емкости для диапазона измеряемых температур 0 … 660 оС, обеспечивающий в пределах диапазона расчётную величину среднеквадратичной погрешности (СКО) 0.02% -0.04%, определена оптимальная величина первого интервала интегрирования (4 мс). Показано, что для адаптивного алгоритма измерения возможен выбор линейной модели. Проведена оценка эффективности метода в сравнении с методом определения сопротивления ТС по двум отсчётам переходного процесса.

Заключение: представлены результаты математического моделирования метода измерения температуры на основе оценки величины сопротивления ТС по результатам численного интегрирования переходного процесса разряда конденсатора, подключенного параллельно резистору, позволяющие оптимизировать алгоритмы, лежащие в основе его функционирования, а также судить об эффективности предложенного решения.

 

86
Аннотация

Актуальность и цель исследования. Актуальность данного исследования обусловлена все большей автоматизацией различных рабочих процессов, связанных с обработкой больших массивов текстовой информации. Система для определения семантической близости текстовой информации может быть востребованы в различных областях. Организация диалогов в человеко-машинной системе требует проведения анализа когнитивных презумпций как человека, так и взаимодействующего с ним агента. Знания о предметной области определяются на основе обучения искусственной нейронной сети. Для обозначения семантики реплик и другой информации предложено использовать тегирование и определение семантической близости ключевых фраз из речей, представленных в письменной форме. Актуальность разработки системы определения семантической близости текстовой информации обусловлена множеством задач обработки и анализа текстов, которые требует быстрой и точной обработки. Целью работы является разработка рекомендаций по программной реализации когнитивных агентно-базированных систем, обеспечивающих интероперабельность при взаимодействии программных когнитивных агентов, обладающих различными свойствами.  Программная реализация, определяющая семантическую близость на основе машинного обучения, может автоматически и быстро выделять важные ключевые понятия, находить ассоциации, упрощая и ускоряя процесс работы с текстовыми данными в процессе диалога агентов, одним из которых является человек.

Результаты. Система была реализована на языке программирования Python. В качестве нейросетевой модели векторизации текста использовалась модель Word2Vec с архитектурой Skip-gram. Для обучения использовалась два текстовых корпуса с информацией о компьютерной науке и зоологии. По результатам сравнения текстов двух тематик, можно судить о работоспособности системы определять семантическую близость тектитовой информации.

Заключение. Положенная в основу программной реализации когнитивных интероперабельных агентно-базированных систем подсистема определения семантической близости текстовой информации на основе технологий машинного обучения позволит повысить эффективность существующих или разрабатываемых приложений в работе, которых задействовано большое количество текстовой информации.

 

 

82
Аннотация

Цель исследования. Исследование зависимости между входными и выходными характеристиками нечетко-логической системы на основе применения метода отношения площадей. Для описания указанного метода и полученных во время моделирования в табличном процессоре результатов предлагается использование средств иллюстративного представления информации – визуальное программирование.

Методы. Для изучения метода отношения площадей рассматривалась нечетко-логическая модель, содержащая две входные переменные с тремя треугольными функциями принадлежности и одну выходную переменную с пятью треугольными функциями принадлежности. Была сформирована база нечетких правил. Для определения степеней активации выходных термов применялось минимаксное правило вывода Л. Заде. Дефаззификация значений проводилась с использованием модели, в основе которой лежит метод отношения площадей.

Результаты. Рассмотрены преимущества метода отношения площадей перед традиционными моделями, которые заключаются в возможности компенсировать главный недостаток - сужение интервала дефаззификации. С помощью предлагаемого метода изучена возможность использования различных количеств переменных на входных и выходных функциях принадлежности. Результаты экспериментальных исследований показали, что комбинирование параметров позволяет создать визуальное представление характеристик между входными и выходными переменными.

Заключение. В данной статье описан метод отношения площадей, который позволяет визуализировать зависимость между входными и выходными переменными. Приведены основные результаты численного моделирования, отражающие специфику исследуемого метода. Изучение проводилось посредством визуального программирования, которое обеспечивает ряд преимуществ, таких как повышение качества программного продукта, обеспечение четкой структуризации задачи и доступность для восприятия человека.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.