Актуальность и цели. Вопрос создания автоматизированной системы синтеза трехмерных адаптивных программ (ТРАП) довольно актуален в настоящее время. Данная система особенно полезна в сфере образования, так как позволит преподавателям, не имеющим навыков программирования, самостоятельно разрабатывать тренажеры и обучающие программы, использующие преимущества трехмерной графики и возможность адаптации к ученику. Однако так как такая система подразумевает работу с неопытным пользователем, необходимо введение методов верификации составленных им алгоритмических решений. Цель данного исследования – разработка таких методов на основе математической модели ТРАП, используемой в предлагаемой системе.Материалы и методы. Для решения поставленной задачи был применен математический аппарат теории графов, в частности гиперграфовое представление структуры ТРАП. Результаты. Разработанный алгоритм является модификацией алгоритма полного обхода ориентированного гиперграфа. Формализованы основные процедуры работы с частичными конфигурациями – добавление и удаление произвольных вершин, завершение частичной конфигурации и преобразование ее в полноценную путем добавления недостающих вершин из головных множеств гиперребер. Разработанный алгоритм также позволяет эффективно обрабатывать последовательность конфигураций. Применение алгоритма позволяет находить и исправлять ошибки, допускаемые непрофессиональным пользователем при проектировании трехмерной адаптивной программы. Выводы. Разработанный алгоритм позволяет не только обнаружить неточности, допущенные пользователем в ходе проектирования логической структуры, но и внести в некорректную конфигурацию соответствующие исправления.
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки
2015. — Выпуск 4
Содержание:
Актуальность и цели. Прогнозирование котировок акций является актуальной задачей, однако не менее актуальной является задача выявления корреляционной зависимости между прогнозируемой последовательностью и последовательностями биржевых цен на другие товары. Целью данной работы является исследование эффективности прогнозирования котировок акций с использованием корреляционной зависимости с ценами на сырьевые товары при помощи модели нечеткой нейронной сети Ванга – Менделя. Материалы и методы. Все исследования проводились в среде разработанного комплекса программ, в котором реализована программная модель сети Ванга – Менделя, обучение сети проводилось тремя различными алгоритмами и отображение результатов обучения и прогнозирования в виде графиков и значений погрешностей. Предложена методика определения корреляционных зависимостей между обучающими выборками по графикам корреляционных функций и значениям временных задержек, расчета корреляционной зависимости прогнозируемой последовательности и обучения сети Ванга – Менделя. Исследования проводились на котировках акций нефтегазовых компаний: ОАО «Лукойл», ОАО «Роснефть» и ОАО «Транснефть». Для исследования корреляционной зависимости были выбраны цены на нефть двух марок – Brent и WTI, а также цены на мазут. Результаты. Использование корреляционной зависимости между прогнозируемой последовательностью и обучающими выборками улучшает прогнозирующие способности сети Ванга – Менделя, значительно уменьшая максимальную относительную погрешность прогнозирования. Анализ эффективности прогнозирования показал преимущество использования не менее двух коррелирующих выборок со средними задержками (не более 60–70 дней). Анализ влияния алгоритмов обучения на погрешность прогнозирования показал преимущество адаптивного алгоритма и алгоритма наискорейшего спуска с инициализацией алгоритмом k-усреднений по сравнению с алгоритмом наискорейшего спуска с инициализацией адаптивным алгоритмом. Выводы. Предложенные методики, модели и алгоритмы, а также проведенные исследования, позволили получить численные оценки погрешности прогнозирования без использования и с использованием корреляционной зависимости обучающих выборок, на основании которых можно сделать обоснованный выбор коррелирующих выборок и алгоритмов обучения сети.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы поддержки принятия решений ситуационного центра органа государственной власти субъекта Российской Федерации. Предметом исследования являются процессы сбора и обработки данных из социальных структур при проведении экспертного оценивания с использованием технологии краудсорсинга. Цель работы – повышение качества выдаваемых решений и скорости обработки информации при применении экспертного оценивания в системах поддержки принятия решений. Материалы и методы. Рассмотрены вопросы повышения качества принимаемых решений в системах поддержки принятия решений при использовании краудсорсинга как технологии экспертного оценивания на примере ситуационного центра в региональном управлении. Использованы методы: анализа выбросов в категориальных атрибутах данных, определения результирующего ранжирования экспертных оценок, определения меры рассогласования интересов экспертов и целевого сообщества. Результаты. Предложены возможные способы повышения качества выдаваемых решений и скорости обработки информации при применении экспертного оценивания. Описан метод выявления и отсеивания предложений, не относящихся к заявленной предметной области. Разработана процедура оценки степени сходимости мнения экспертов и целевого сообщества. Описана методика результирующего ранжирования экспертных оценок. Выводы. Предложенный комплекс методов обеспечивает максимальный учет мнений как населения, так и профессионального сообщества. Данный подход позволяет повысить качество планирования и прогнозирования в государственном управлении. Дальнейшие исследования могут быть посвящены разработке технологий взаимодействия с социальными структурами и использованию других методов определения меры согласования интересов различных групп, например на методах, основанных на аксиомах Эрроу.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются электрические сети энергосистемы РФ. Предметом исследования является автоматизация процесса определения, прогнозирования и контроля потерь электроэнергии. Цель – разработка структурной схемы автоматизированной системы определения и прогнозирования потерь электроэнергии. Материалы и методы. Важнейшим элементом автоматизированной системы является блок управления, выполненный в виде микроконтроллера, в функции которого входит анализ текущих показателей работы электросети, прогнозирование на их основе значений потерь электроэнергии на заданный период, выработка управляющих воздействий для электросетевого оборудования с целью корректировки показателей их работы, т.е. используется принцип «обратной связи». В качестве элементов системы предлагается использовать новейшие цифровые датчики и интеллектуальные электросетевые устройства, связанные с блоком управления беспроводной сетью посредством GSM-модемов. Результаты. Разработана структурная схема автоматизированной системы определения и прогнозирования потерь электроэнергии, а также входящего в ее состав блока прогнозирования. Выводы. Реализация и практическое применение предложенной автоматизированной системы определения и прогнозирования потерь электроэнергии будет способствовать снижению и стабилизации объема потерь электроэнергии, минимизации финансовых издержек электросетевых компаний.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются адаптивные средства обнаружения движущихся наземных объектов. Предметом исследования являются методы построения адаптивных алгоритмов обработки информации. Цель – разработка методов, составляющих основу методологии построения адаптивных средств обнаружения движущихся наземных объектов. Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием методов распознавания образов и математической статистики. Результаты. На основе экспериментальных данных показано влияние помеховых факторов на изменение признаковых описаний классов. Предложены варианты структуры построения адаптивных средств обнаружения. Выводы. Предложенные подходы составляют основу методологии построения адаптивных средств обнаружения движущихся наземных объектов и могут быть использованы при разработке новых и модернизации существующих средств обнаружения для повышения их эффективности при работе в условиях воздействия изменяющихся внешних факторов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются распределенные базы данных систем автоматизированного проектирования, имеющих различную структуру данных. Предметом исследования является процесс извлечения знаний из таких баз данных. Цель – разработка архитектуры подсистемы извлечения знаний из распределенных гетерогенных баз данных. Материалы и методы. Распределенность источников данных, гетерогенность представленных в них данных и вычислительная сложность анализа данных большого объема обусловливают применение агентно-ориентированного подхода к достижению поставленной цели. Результаты. Разработана организационная модель многоагентной системы извлечения знаний из распределенных гетерогенных баз данных. Описаны основные модели ролей агентов и их взаимодействие между собой. Выводы. Основная часть архитектуры подсистемы извлечения знаний из распределенных гетерогенных источников определяется подсистемой подготовки набора данных и подсистемой интеллектуального анализа данных. Основные проблемы при разработке подсистем такого класса обусловлены различной структурой данных, представленных в локальных источниках, а также различной точностью, надежностью и полнотой данных.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Основными проблемами при разработке алгоритмов и программ, реализующих аутентификацию по голосу, являются следующие: вариации голоса пользователя (голос способен изменяться в зависимости от состояния здоровья, возраста, настроения и т.д.); наличие шумовой компоненты. Решение этих проблем позволит применять голосовую технологию аутентификации, которая обеспечит наилучшую защиту персональных данных, простоту в применении, и которая является наиболее дешевой среди существующих технологий идентификации личности. Материалы и методы. В работе использованы численные и цифровые методы обработки сигналов, спектральные методы, методы математической статистики и временных рядов, а также искусственного интеллекта и распознавания образов. В основу построения фрагментатора положена континуально-дискретная модель обработки речи, которая в сочетании с узкополосным фильтром позволяет определять среднюю длительность звука. Результаты. Показано, что качественный классификатор речи тон/шум должен давать выходные данные «0» и «1», длительность которых описывается континуально-дискретным распределением значений длительности интервалов между участками тональных звуков, распределенных по нормальным законам. Дискретная часть распределения образуется дискретным характером потока появления в речи тональных и шумовых звуков, а также их сочетаний (пар, троек, четверок и т.д.). Непрерывная (континуальная) часть распределения значений длин звуков обусловлена нестабильностью речи при смене темпа произношения. Приведен метод вычисления средней длины одного звука осмысленной речи. Данное исследование позволило построить автомат по определению средней длины звука на различных участках звукового сигнала. Выводы. Предложен численный алгоритм идентификации речи отдельного диктора, позволяющий производить синхронизацию участков речи. Использование разработанного алгоритма позволило уточнять значения параметров, характеризующих статистическое описание длительности интервалов между шумовыми звуками речи и между тональными звуками Проведенное исследование позволило построить автомат по определению средней длины звука на различных участках звукового сигнала. Полученные результаты являются базой для построения нейросетевых технологий аутентификации.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования является устройство измерения информативных параметров энцефалографических сигналов (ЭЭС) у людей экстремальных профессий в условиях повышенного уровня зашумления сигналов (в сложных экстремальных условиях). Предметом исследования являются алгоритмы обработки ЭЭС, позволяющие повысить быстродействие и точность обработки результатов измерений. Цель работы – проведение аналитического исследования известных устройств измерения ЭЭС, разработка блок-схемы устройства измерения информативных параметров ЭЭС и алгоритма обработки ЭЭС в условиях повышенного уровня зашумления. Материалы и методы. Для разработки блок-схемы устройства измерения информативных параметров ЭЭС и алгоритма обработки ЭЭС в условиях повышенного уровня помех при свободной двигательной активности испытуемых использовались методы цифровой обработки сигналов (амплитудно-частотная обработка, полосовая фильтрация) и основы схемотехнического проектирования измерительных устройств. Результаты. Проведен аналитический анализ известных решений в области измерения информативных параметров ЭЭС. Показана перспективность разработки новых решений в области развития теории цифровой обработки сигналов для целей медицинской диагностики. Разработаны новые блок-схема устройства измерения информативных параметров ЭЭС и алгоритм обработки ЭЭС в условиях повышенного уровня помех при свободной двигательной активности испытуемых. Отличительной особенностью предлагаемого решения от известных является введение в работу алгоритма новых блоков анализа и сравнения ЭЭС с нормой и отклонением от нормы и подавления синфазных помех за счет применения полосовой фильтрации. Выводы. Предложенные устройства измерения информативных параметров ЭЭС, в отличие от существующих аналогов, позволяют повысить быстродействие устройства и его оперативность более чем в 2 раза за счет использования нового алгоритма обработки ЭЭС в условиях повышенного уровня помех при свободной двигательной активности испытуемых. Отличительная особенность предложенного алгоритма заключается в том, что анализ частотных компонент ЭЭС проводится в реальном масштабе времени с автоматическим сравнительным анализом пороговых частотных значений тэта, альфа и гамма волн в секунду.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются датчики угла маршевых двигателей ракет-носителей. Цель работы – определение причин отказа датчиков при проведении периодических испытаний. Материалы и методы. Исследование проводилось методами растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа, позволившими проанализировать микроструктуру контактной пары датчика и определить химический состав продуктов износа. Результаты. Были получены данные по износу контактной пары датчика, вызванного попаданием абразивных частиц на рабочую контактную поверхность. На основе полученных данных были сделаны практические рекомендации с целью предотвращения отказов датчика, вызванных повышенным износом его резистивного элемента. Выводы. В процессе исследования были выявлены причины отказов датчиков, вызванных повышенным износом резистивных элементов из-за попадания абразивных частиц на рабочую контактную поверхность.
Ключевые слова
Актуальность и цели. При разработке информационно-измерительных и управляющих систем часто возникают задачи определения свойств материальных объектов, в частности диэлектрических, магнитных, электрохимических, биологических. Наиболее информативной характеристикой таких объектов является иммитанс (комплексное сопротивление или проводимость), определяющий реакцию объекта на гармоническое электрическое воздействие. Иммитанс выражается через ряд своих параметров, которые функционально связаны с параметрами объекта измерения (управления). Для измерения каждого параметра иммитанса разрабатывается специализированный измерительный канал системы. Цель исследования – разработка унифицированного канала информационно-измерительных и управляющих систем для измерения методом иммитансометрии различных параметров широкого круга объектов измерения и управления. Материалы и методы. Исследование выполнено методом моделирования путем синтеза и анализа электрических и математических моделей объекта иммитансометрии и структурной модели канала информационно-измерительных и управляющих систем. Результаты. Предложена комбинированная модель, объединяющая электрическую модель объекта иммитансометрии и математическую модель в виде совокупности уравнений связи, составляющих комплексного сопротивления объекта и его искомых параметров. Синтезирована структурная схема унифицированного канала измерения параметров объекта измерения (управления) методом иммитансометрии на основе измерительной схемы, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) иммитанса и вычислительного устройства канала. АЦП иммитанса состоит из АЦП напряжения, АЦП фазового сдвига, АЦП температуры, цифроаналогового преобразователя для формирования гармонического напряжения питания измерительной схемы и вычислительного устройства. Выводы. Использование комбинированной модели объекта измерения (управления) вместо модели в виде многоэлементной линейной двухполюсной электрической цепи позволит существенно расширить область применения иммитансометрии в науке и технике, поскольку открывается возможность измерения параметров нелинейных объектов и объектов с термозависимым иммитансом. Предложенная структура АЦП иммитанса, включающая в себя АЦП напряжения, АЦП фазового сдвига, АЦП температуры и цифроаналогового преобразователя гармонического напряжения, при реализации по интегральной технологии позволит унифицировать аппаратную часть каналов из- мерения иммитанса информационно-измерительных и управляющих систем, эффективно используя вычислительные средства канала при решении измерительных задач. При разработке АЦП напряжения и АЦП фазового сдвига за основу следует принять структуру преобразователей информации с сигмадельта-архитектурой, которые в настоящее время обладают наивысшей линейностью функции преобразования и могут быть полностью реализованы по интегральной технологии.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются детали, изготовленные из высокопрочной конструкционной стали марки 30ХГСН2А. Предметом исследования являются процессы формирования остаточных напряжений в поверхностном слое деталей при наличии предварительной наработки. Цель работы – оценка эффективности повторного упрочнения деталей из стали типа 30ХГСН2А с целью восстановления после эксплуатации. Материалы и методы. Исследование процессов формирования остаточных напряжений выполнялось посредством проведения ряда многофакторных экспериментов с применением методов неразрушающего контроля и обработки полученных данных при помощи методов регрессионного анализа. Результаты. Результатом проведенных исследований стало получение регрессионных моделей зависимости изменения напряжений, амплитуды акустического ультразвукового сигнала и величины усталостной прочности деталей от факторов обработки поверхностного пластического деформирования и долговечности. Предложен оптимальный режим обработки. Выводы. Анализ полученных результатов позволил подтвердить существующие теории о физической природе усталостных процессов и сделать вывод об эффективности применения процесса повторного упрочнения деталей после эксплуатации с целью восстановления.