Актуальность и цели. Исследованы пути решения актуальной задачи перевода приложений «слабого» искусственного интеллекта в приложения «сильного» искусственного интеллекта, применяемые в интересах повышения надежности и качества сложных технических систем. Обоснована возможность повышения качества нейросетевых решений с переходом к обработке входных данных большого объема. Материалы и методы . Выполнена оценка влияния количества входных и выходных размерностей искусственной нейросети на качество принимаемых решений. Предложено решение задачи нейросетевого анализа путем симметризации по коэффициентам корреляции входных данных. Результаты. При планировании сочетания применения естественного и искусственного интеллектов, позволяющих повысить надежность и качество сложных технических систем, предложена количественная оценка корреляционной связи категорий «большие данные» и «сильный» искусственный интеллект. Высказана простая гипотеза связывания этих двух значимых категорий. Вывод . Представлена оценка уровня вероятности ошибок, характерных для «сильного» эксперта-человека при его доступе к реальным данным ограниченной размерности n . Даны рекомендации по достижению желаемого уровня снижения вероятностей ошибок или заданию желаемого уровня увеличения объема принимаемых во внимание исходных данных. В итоге получен прогноз того, как связаны между собой эти два параметра, подлежащих регулированию (планированию).
Надежность и качество сложных систем
2021. — Выпуск 1
Содержание:
Актуальность и цели . Для обеспечения надежности, безопасности, эффективности и качества структурно и функционально сложных и критически важных технических систем с длительными сроками активного существования возникает необходимость использования современных подходов к оценке ресурса и срока службы с учетом асимметрии времени в модусах «прошлое-настоящее-будущее». Материалы и методы . С целью реализации этой идеи проанализированы и выполнены научно-методические концептуальные обоснования применения новых методов функционального анализа для оценки показателей долговечности структурно и функционально сложных систем, изготавливаемых часто малыми сериями, а часто и вообще в единичных экземплярах типа систем защиты Земли от космических угроз. Результаты и выводы . Сделаны выводы о возможности применения концепций микроскопической формулировки второго начала термодинамики, внутреннего времени как оператора для описания функционирования неустойчивых и необратимых систем, и внутренне случайных и внутренне необратимых систем в задачах оценки долговечности структурно и функционально сложных систем применением современного функционального анализа и учета фактора асимметрии времени.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Неуклонный рост сложности бортовой аппаратуры беспилотных комплексов, а также объема выполняемых задач создает предпосылки к развитию систем диагностирования в данной области, с разработкой соответствующего специального математического и программно-алгоритмического обеспечения. Следовательно, возникает необходимость разработки методики формализации процесса функционирования беспилотных комплексов с целью создания специального математического обеспечения систем диагностирования. Материалы и методы. Для решения задачи технического диагностирования используется модифицированная временная сеть Петри и сформированный на ее основе статистический граф разметок. В работе предлагается использовать характеризацию запрещенными графами для выделения разрешенных переходов при формализации различных режимов работы беспилотных авиационных комплексов. В качестве решения вопроса адекватности математической модели предлагается на начальном этапе формализации использовать инструмент синтаксически корректных параллельных граф-схем алгоритмов. Результаты . Предложенная методика построения математической модели процесса функционирования беспилотных авиационных комплексов позволила получить граф разметок с соответствующим пространством состояний. Характеризация запрещенными графами позволила выделить разрешенные переходы в данном графе исходя из основных режимов работы беспилотного авиационного комплекса. Вывод . Формализация процесса функционирования объекта контроля является ключевым элементом создания специального математического обеспечения систем автоматического диагностирования, позволяющим определять скрытые причинно-следственные связи, протекающие внутри любой сложной системы. Применение порождающих грамматик при построении синтаксически корректных параллельных граф-схем алгоритмов позволяет уйти от вопроса оценки адекватности синтезированной математической модели. Полученные результаты подтверждают возможность применения представленного подхода при разработке специального математического обеспечения бортовых систем диагностирования беспилотных авиационных комплексов.
Ключевые слова
Актуальность и цель. Диагностика технического состояния гидроагрегата производится по результатам вибромониторинга. Стабильность функционирования гидроагрегата в значительной мере зависит от уровня его вибраций. Данные по вибрациям поступают на сервер сбора данных через стойку виброконтроля. Далее в режиме реального времени в виде дискретного сигнала они поступают на стойку управления гидроагрегатом, с помощью которой изменяется нагрузка (при слишком больших вибрациях) или происходит останов агрегата (если вибрации достигают критических значений). При вибромониторинге гидроагрегата контролировались десять показателей: вибрации нижнего генераторного подшипника верхнего бьефа, соответствующие вибрации верхнего генераторного подшипника, бой вала гидротурбины и вала гидрогенератора, вибрации крышки гидротурбины. Выход вибраций за допустимые границы, как правило, свидетельствует о нарушении работоспособности гидроагрегата. Методы . Для анализа стабильности вибраций могут быть использованы различные подходы. Возможно прогнозирование вибраций на заданный горизонт с использованием систем временных рядов. Еще один метод - использование машинного обучения для бинарной классификации состояния агрегата по результатам обучающей выборки: стабилен он или нестабилен. В настоящей работе для оценки стабильности гидроагрегата используется статистический контроль процессов. Контрольные карты Шухарта для оценки стабильности среднего уровня и рассеяния процесса применяются для независимых показателей. Часть контролируемых показателей вибраций может быть независима от других, однако в общем случае между показателями имеют место значимые корреляционные связи. В такой ситуации применяются многомерные методы, в частности, для контроля стабильности среднего уровня процесса используют карты Хотеллинга. Статистическое управление процессом состоит в выявлении неслучайных нарушений; при этом управляющее воздействие применяется тогда, когда вибрации еще в пределах допуска, но некоторые статистические характеристики дают основание предполагать наличие неслучайной причины, которая приведет к увеличению уровня вибраций. Карта Хотеллинга не всегда адекватно реагирует на возможные нарушения процесса: иногда ее реакция слишком замедленна, а иногда и вообще нарушение процесса проходит незамеченным. Показано, что выходом из этой ситуации может быть применение метода главных компонент с построением карт Шухарта. Результаты и выводы . Показано, что в ряде случаев карты на главных компонентах оказываются эффективнее, чем карты Хотеллинга, обычно применяемые при многомерном статистическом контроле. Это обстоятельство, конечно, не исключает использование карты Хотеллинга, которая во многих ситуациях показывает оперативное выявление нарушений процесса. Например, смещение по двум показателям одновременно было обнаружено картой Хотеллинга и не обнаружено картами на главных компонентах. Представляется целесообразным разработка информационной системы, которая по обучающей выборке результатов вибромониторинга для конкретного гидроагрегата с учетом особенностей его функционирования (т.е. оценки того, какие нарушения опасны именно для этого объекта) в автоматическом режиме обеспечивала бы проведение оперативного контроля стабильности вибраций, а также выдавала бы рекомендации по реагированию на диагностированные контрольными картами нестабильности процесса
Ключевые слова
Актуальность и цели. Опыт исследования и разработки волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) в РФ в сравнении с аналогичным зарубежным опытом не отличается многообразием приемов, среди которых основное место занимает решение проблем механической балансировки резонаторов, зарекомендовавшей себя непроизводительной и непредсказуемой процедурой. Наряду с этим известным фактом является то, что современный ВТГ управляется четырьмя системами автоматического управления энергией колебаний, компенсации угловой скорости, квадратуры и фазы. Обобщенным критерием оценки требуемого качества работы указанных систем является достижение установленных значений дрейфовых характеристик ВТГ. Как правило, в технических заданиях на их разработку устанавливаются требуемые значения случайного блуждания нуля σARW [°/√ч] и стабильности нуля b [°/ч] без привязки к методам оценки, несмотря на то, что σARW и b входят только в номенклатуру параметров, оцениваемых по вариациям Аллана. Материалы и методы . Метод вариаций Аллана признается его разработчиком [1] альтернативой известным методам классического дисперсионного анализа, имеющим определенные ограничения при оценке дрейфов. Наряду с этим при выходе ВТГ ГЕ 006 на рынок пришлось столкнуться со скептическим отношением потребителя к методу Аллана без уточнения каких-либо веских причин подобного недоверия. Результаты и выводы. По этой причине обосновывается выбор метода оценки дрейфовых характеристик ВТГ ГЕ 006 на примерах всестороннего анализа выборок, полученных в длинных и коротких запусках с использованием двух моделей дрейфа - вариации Аллана и классического дисперсионного анализа.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Пассивный метод пеленгации не позволяет измерять дальность до источника радиоизлучения (ИРИ) классическим однопозиционным способом. Одним из путей решения этой проблемы является использование многопозиционных пеленгующих станций. Однако при этом возникают сложности определения координат ИРИ, обусловленные следующими особенностями метода: станции пеленгования размещены на летательных аппаратах, а ИРИ - на земной поверхности; на борту летательного аппарата возможно разместить только линейные антенные решетки, которые позволяют определить фазовым способом пеленг ИРИ только в одной (горизонтальной) плоскости. Разность высот расположения объекта и ИРИ приводит к ошибкам измерения пеленга, что снижает точность определения координат ИРИ. При практическом использовании этого метода и построении соответствующей аппаратуры данные особенности необходимо учитывать. При этом необходимо вводить алгоритмы коррекции, компенсации, маневра для снижения влияния угла места визирования ИРИ на точность пеленгации. Цель данной работы - уменьшение погрешностей определения пеленга и координат ИРИ. Материалы и методы. Предложен алгоритм поправки пеленга. Проведено моделирование определения местоположения цели. Оценены погрешности определения пеленга и местоположения ИРИ. Определено влияние высоты на ошибку определения. Для получения координат цели использован алгоритм «Target Location». При этом учитывается дополнительный набег фаз. Разработан алгоритм поправки пеленга, который базируется на методе триангуляции. Проведено моделирование в среде MATLAB. Результаты. Моделирование алгоритма поправки на тестовой модели позволило уменьшить погрешность определения пеленга с 4,9° до 0,1°. Ошибка азимута на цель уменьшилась с 15° до 0,3°. Погрешность определения местоположения уменьшалась с 3 км до нескольких десятков метров. Выводы. Путем моделирования доказана состоятельность алгоритма коррекции пеленга. В результате моделирования было установлено, что погрешность определения пеленга и координат ИРИ с использованием алгоритма коррекции уменьшается примерно в 50 раз. Полученные данные дают возможность разработать функциональное программное обеспечение систем радиоэлектронной борьбы.
Ключевые слова
Актуальность и цели. В процессе эволюции компьютерных систем поддержки принятия решений ( Decision Support System , DSS ) «классические» деревья решений были дополнены новыми способами отображения данных - древовидными картами. Используя иерархическую структуру, древовидные карты обеспечивают осмысленно организованные отображения информации большого объема, что дает преимущества при выработке решения по большим данным. Собирая и обобщая опыт применения обычных деревьев и древовидных карт, авторы поставили цель выработать рекомендации по применению средств визуализации данных в прикладных областях, повышающему качество поддержки решений. Материалы и методы . Если обычный подход нашел эффективное применение в машинном обучении, то древовидные карты ориентированы на применение «вручную» лицами, принимающими решения. В отличие от первого подхода, опирающегося на объективные числовые критерии оценки качества, эффект от применения древовидных карт субъективен и менее очевиден. Для второго подхода применены данные опросов пользователей во время решения профессиональных задач, связанных с анализом web-страниц «вручную» в процессе полного факторного эксперимента. Результаты и выводы . Среднее время решения задач и экспертные оценки позволили сделать выводы о преимуществах древовидного представления данных и потенциальной возможности повышения качества поддержки принимаемых решений. В заключении обоснован вывод о необходимости комплексного применения средств визуализации данных и ряда других технологий в продуктах второго поколения DSS 2.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Проблеме подавления и/или поражения электронных систем управления беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) посвящено множество работ, в числе которых недостаточное внимание уделяется системам подавления сверхмалых БПЛА, не имеющих дополнительных средств защиты бортовой электронной аппаратуры. Однако, подобные аппараты особенно опасны при полете в «стае». Одним из основных методов подавления является облучение сверхкороткими электромагнитными импульсами. Созданию излучателя подобных сверхширокополосных электромагнитных импульсов и оценке их эффективности посвящена настоящая работа. Материалы и методы. Неустраняемое повреждение на полупроводниковых переходах возникает под действием электромагнитного перенапряжения, что становится возможным при наличии эффективной антенной системы, способной без потерь передать мощность сверхкоротких СВЧ импульсов. Предложен излучатель в виде антенны Вивальди, который обладает необходимыми техническими характеристиками. Предложена методика расчета подобной антенны в системе многофункционального подавления БПЛА. Результаты. Проведены приблизительный расчет и оптимизация в системе автоматизированного проектирования; проверка полученных результатов при моделировании антенны; а также проверка полученных результатов при моделировании антенны. Выводы. Методом конечных элементов проведен расчет антенны Вивальди, предложен генетический алгоритм оптимизации полученной антенны, с помощью которого удалось добиться приемлемых характеристик излучателя. Сделан вывод об актуальности использования фазированной антенной решетки на основе антенны Вивальди.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Важной задачей при разработке бортовых радиоэлектронных средств является оценка резонансных частот конструкции. Цилиндрическая форма конструкции применяется реже, чем прямоугольная, притом, что в ряде случаев обладает большей жесткостью. Кроме того, в литературе отсутствуют инженерные методики для определения собственных частот колебаний (СЧК) цилиндрических оболочек. Целью работы является разработка методики решения задачи нахождения минимальной СЧК свободно опертой круговой цилиндрической оболочки и получено аналитического выражения для частотных параметров цилиндра с защемленными торцами. Материалы и методы. В работе используются положения теории механических колебаний для получения аналитических выражений собственной частоты колебаний цилиндрической оболочки. Для численного решения используются методы конечных элементов и программный пакет ANSYS. Результаты. Предложены результаты расчетов собственных частот колебаний цилиндрических тонкостенных оболочек с защемленными краями, позволяющие обоснованно выбрать размеры конструкции с точки зрения защиты от резонанса. Выполнено численное моделирование, подтвердившее адекватность предложенной математической модели. Вывод. Результаты работы в виде рекомендаций по повышению жесткости конструкций цилиндрических конструкций бортовых радиоэлектронных средств позволят создавать более надежные конструкции за счет улучшения стойкости к вибрации.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Приоритетная идея управления техногенными рисками опасных энергетических объектов РФ на основе измерительной диагностической информации заключается в формировании различных видов деятельности по научному обоснованию и инструментальному обеспечению допустимости производственных состояний и рисков, текущей функциональной безопасности и эксплуатационной надежности, экологической приемлемости объектов, производственных технологий, инженерных систем, сетей и сооружений, в первую очередь оборудования АЭС, нефтяной и газовой промышленности по их фактическому технического состоянию. Материалы и методы. В период длительной эксплуатации указанного оборудования отличительной особенностью современной методологии управления рисками эксплуатации опасных производственных объектов является стремление к использованию перспективных методов оценок возможных опасностей на основе имитационного моделирования событий разрушительного и пожароопасного характера, процессов деградации служебных свойств, а также вероятностного прогнозирования момента перехода конкретного вида оборудования или его конструкции в критическое состояние и последующего разрушения. Результаты. Показан состав информационной модели системы управления техногенными рисками потенциально опасных объектов на базе риск-ориентированной интегральной оценки техногенной безопасности и экономической выгоды. Представлена позитивная перспектива управления техногенными рисками объектов энергетического комплекса при формировании программ их технического обслуживания и ремонта с учетом измерительной диагностической информации о контролируемых объектах. Вывод. Предложения по системному улучшению качества управления техногенными рисками энергетических опасных объектов ТЭК обладают определенными технико-экономическими преимуществами, а именно: научно обоснованной оптимизацией затрат на все мероприятия по управлению рисками промышленного функционирования энергетического объекта при его длительной эксплуатации; возможность эволюционного развития системы диагностирования и прогнозной оценки риска; возможность дальнейшего развития системы культуры безопасности эксплуатации энергетического объекта.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Актуальность исследования обусловлена тем, что развитие удаленной занятости и пандемии увеличивает потенциал дистанционного обучения, где особая роль отводится развитию обучающих платформ. Цель исследования - обобщить наиболее эффективные инструменты технологических обучающих платформ для решения определенных бизнес-задач. Материалы и методы. Эмпирической базой исследования послужили отчеты международных консалтинговых компаний EFMD, ELearning Inside, Technavio. В этой связи автором приводится аналитика лучших практик применения технологических обучающих платформ. Результаты . Аналитика лучших практик позволила выделить несколько надежных платформ, которые демонстрируют разнообразие функций и решаемых задач. Практическая значимость полученных результатов исследования заключается в том, что это позволит компаниям найти «ту самую» технологию среди сотен вариантов, которые существуют на рынке образовательных технологий для обеспечения эффективного бизнес-обучения. Выводы . Универсальность обучающих платформ (многофункциональность и всеохватность) имеет свои слабые стороны. Пользователям бывает очень легко запутаться в функциях, а разработчикам приходится в погоне за желаниями клиента постоянно менять архитектуру продукта, чтобы избежать ловушки универсальности, нужно создавать не платформу, а пространство для работы с разными инструментами для взаимодействия разных платформ.
Ключевые слова
Background . The study is aimed to development and analysis of models and methods for automation facilities perfection of security organizational management of the socio-economic objects and critical infrastructures. Materials and methods . For configuration and quality enhancement problem-solving of the risk management systems of regional socio-economic system security violation a method for efficiency assessment of the multi-level distributed system for regional security support has been developed. The method is based on object categorization of regional socio-economic systems that allows adequate procedures implementation of regional security support conditionally to critical situations on-line context and specification emergent at that objects. Results and conclusions . The method distinctive features are human factor accounting under efficiency estimation of regional security support system and operation possibility with decomposed problem statements of that system structural synthesis, which have minor dimensions. That provide structure and composition synthesis problem-solving of regional security support system by means of its parameters direct search at the each level of system functional organization that allows simple and rapid calculation algorithms design of the efficiency technical-economic indexes on the basis of computer simulation.
Ключевые слова
Рассматривается общая проблематика выполнения работ по регистрации событий компиляции и сборки программных изделий, проходящих сертификационные испытания в ситеме сертификации Минобороны России, при выполнении этапа работ по контролю требований по полноте и отсутствию избыточности исходных текстов на уровне файлов. Для фиксации событий компиляции и сборки проекта из исходных текстов предлагается к использованию универсальный метод, не зависящий от схемы и средств сборки, основанный на механизмах регистрации, предоставляемых системой аудита операционных систем семейства Linux (далее - ОС Linux). Приведен алгоритм по настройке системы аудита ОС Linux и получения записей, фиксирующих события, описывающих процесс регистрации и сборки исследуемого проекта. Рассмотрены выходные данные, генерируемые системой аудита ОС Linux, и дано обоснование возможности и целесообразности использования полученных данных при проведении соответствующего этапа сертификационных испытаний.