На правах рекламы:
ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2020 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,425
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,932
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,455
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,414
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 8847
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 165
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 255
Десятилетний индекс Хирша: 20
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2020 год: 165
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2020 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 4

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2020 гг. на сайте РИНЦ

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2021

Статьи журнала №4 2014

21. Методология обучения рекуррентной искусственной нейронной сети с динамической стековой памятью [№4 за 2014 год]
Авторы: Лила В.Б. (lila@i-intellect.ru) - Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону (ассистент кафедры), кандидат технических наук; Пучков Е.В. (puchkoff@i-intellect.ru) - Академия строительства и архитектуры Донского государственного технического университета, ул. Социалистическая, 162, г. Ростов-на-Дону (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе предложено обобщить рекуррентные искусственные нейронные сети путем добавления задержки сигналов обратной связи скрытого слоя на несколько тактов в виде динамической стековой памяти. Это позволило обеспечить адаптивное запоминание прошлых временных событий и создать гибкий инструмент для построения не-линейных моделей. Предложенная универсальная архитектура рекуррентной искусственной нейронной сети с динамической стековой памятью обобщает такие сети, как многослойный персептрон, сеть Джордана, сеть Элмана, а также сети с нейронами, имеющими обратную связь. Представлена методология обучения универсальной нейросетевой архитектуры для решения задачи прогнозирования временного ряда, основанная на трансформации обучаю-щей выборки. Обратные связи от скрытого слоя или от выходов сети исключаются путем добавления в обучающую выборку сигналов обратной связи. Для реализации предлагаемой методологии обучения рекуррентной искусствен-ной нейронной сети с динамической стековой памятью расширены возможности нейроэмулятора NeuroNADS. Рассмотрены новая объектно-ориентированная модель нейроэмулятора и ее основные программные классы. Проведен прогноз среднемесячной плотности солнечной активности на длине волны 10,7 см на первые шесть месяцев 2012 г. на основе данных за 2010–2011 гг. Рекуррентная искусственная нейронная сеть обучалась гибридным методом, в основе которого лежат адаптивный и генетический алгоритмы. Проанализированы результаты исследования и сделан вывод, что рекуррентную искусственную нейронную сеть с динамической стековой памятью можно обучать с помощью предложенной методологии, а построенные модели искусственных нейронных сетей использовать для прогнозирования временных рядов.
Abstract: The work proposes to generalize recurrent artificial neural networks by adding the delay feedback signals of the hidden layer to a few bars in the form of a dynamic stack memory. It allows providing an adaptive memorization of the past time events and creating a flexible tool to create nonlinear models. The proposed universal architecture of a recurrent artificial neural network with dynamic stack memory generalizes such networks as the multilayer perceptron, Jordan and Elman neural networks, as well as neural networks with feedback neurons. The paper presents a training methodology of standard neural network architecture for solving the problem of time series forecasting. It is based on the learning sample transformation. The feedbacks from a hidden layer or outputs of the neural network are eliminated by adding feedback signals to the training set. The opportunities of NeuroNADS neural network emulator have been expanded to implement the proposed methodology of recurrent neural network with dynamic stack memory training. The article presents a new object-oriented model and main software classes of neural network emulator. Based on the data for 2010–2011 there has been predicted the average monthly density of solar activity at a 10,7 cm wavelength for the first six months of 2012. After analyzing it was concluded that the recurrent artificial neural network with dynamic stack memory can be trained using the proposed methodology and the constructed models of artificial neural networks can be used for time series forecasting.
Ключевые слова: рекуррентные нейронные сети, многослойный персептрон, сеть элмана, сеть джордана, обратная связь, динамическая стековая память, прогнозирование временных рядов neuronads
Keywords: recurrent neural networks, multilayer perceptron, elman neural network, jordan neural network, feedback, dynamic stack memory, time series forecasting, neuronads
Просмотров: 11343

22. Искусственные иммунные системы: обзор и современное состояние [№4 за 2014 год]
Авторы: Чернышев Ю.О. (sergeev00765@mail.ru) - Донской государственный технический университет (профессор), доктор технических наук; Григорьев Г.В. (grigoryev.georgii@gmail.com) - Донской государственный технический университет (аспирант); Венцов Н.Н. (vencov@list.ru) - Донской государственный технический университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Решение задач оптимизации является одной из основных сфер применения различных эвристических алгоритмов, вдохновленных как живой, так и неживой природой. В данной статье делается обзор современного состояния, относительно нового класса, биоинспирированных алгоритмов – искусственных иммунных систем. Рассматриваются их проблемы, недостатки и преимущества, актуальные разработки в области искусственных иммунных систем. Работа содержит обзор исследований в области иммунных сетей, иммунного ответа, соматической гипермутации, теории опасности и процессов отбора. Искусственные иммунные системы вызывают все больший интерес, обусловленный тем, что они вобрали в себя лучшие особенности биоинспирированных методов, такие как динамическое расположение элементов из эволюционных алгоритмов и принципы обучения из искусственных нейронных сетей. Так, если иммунные сети относятся к числу самых первых моделируемых процессов из иммунноинспирированных исследований, то теорию опасности и моделирование процессов соматической гипермутации, отбора можно считать довольно молодыми сферами исследований. Однако и иммунные сети сегодня актуальны: они используются как ключевые узлы в гибридных биоинспирированных системах. Различные имплементации таких систем находят новые сферы применения в науке и промышленности. Зачастую сферы применения те же, что и у исследуемых ранее систем эвристических алгоритмов, но также появляются новые, ранее не исследуемые в этом ключе области информационных наук (например data-mining). Обзор текущего состояния искусственных иммунных систем сделан в разрезе разработок зарубежных и отечественных авторов.
Abstract: Solving optimization problems is one of the most relevant spheres of heuristic algorithms application, inspired by live or inanimate nature. This article summarizes the current state of relatively new class of bioin spired algorithms that are artificial immune systems, with their issues, prons and cons. The authors are review developments of artificial immune systems, as well as researches of immune networks, immune response, somatic hypermutation, danger theory and selection processes. Artificial immune systems attract more and more interest due to the best of available properties among bioinspired methods such as dynamic location of working elements (from evolutionary algorithms) and learning principles (from artificial neural networks). If immune networking is one of the earliest model-based processes among immune inspired researches, then danger theory and modeling of somatic hypermutation and selection can be considered relatively young research areas. However, immune networks are still pressing problem today: they are used as a key parts of bioinspired hybrid systems. Different implemetations of these systems can be applied in many science researches and industries. Application is often the same as that of heuristi c algorithms researched earlier, but now new application spheres are emerging as well that have not been researched before in this perspective – computer science (for example, data-mining). The review of current state in artificial immune systems sphere is based on work of both foreign and Russian authors.
Ключевые слова: процессы отбора, теория опасности, искусственные иммунные сети, иммунные системы, биоинспирированные системы
Keywords: selection processes, danger theory, artificial immune network, immune systems, bioinspired systems
Просмотров: 11499

23. Погрешность воспроизведения спектральной меры перестановочным методом моделирования стохастических процессов [№4 за 2014 год]
Авторы: Кузнецов Б.Ф. (kuznetsovbf@gmail.com) - Иркутская государственная сельскохозяйственная академия (профессор), доктор технических наук; Шишкина С.В. (svetlanashishkina@mail.ru) - Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет (магистрант); Бородкин Д.К. (borodkin_dk@mail.ru) - Ангарская государственная техническая академия (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: В работе рассматривается один из универсальных перестановочных методов моделирования стохастических процессов с заданными спектральной и вероятностной мерами. Привлекательной особенностью метода является отсутствие ограничений на сочетания вероятностной и спектральной мер. Выдвинута гипотеза о причинах возникновения и составе общей погрешности воспроизведения автокорреляционной функции моделируемого процесса при использовании данного метода. Сделано предположение, что погрешность моделирования состоит из двух частей: вариационной и методической. Разработан и предложен способ анализа погрешности, позволяющий сделать постоянным значение вариационной составляющей погрешности, то есть сделать ее не зависящей от параметров автокорреляционной функции. Это, в свою очередь, позволяет проводить анализ зависимости методической составляющей погрешности моделирования от параметров автокорреляционной функции. Для проверки выдвинутой гипотезы были проведены четыре серии численных экспериментов по моделированию стохастических процессов при специально подобранных сочетаниях законов распределения. Законы распределения выбирались из соображений отсутствия или наличия условий возникновения методической погрешности. Основываясь на особенностях анализируемого метода, а именно на наличии ведущего и ведомого процессов, разработана процедура статистического анализа результатов моделирования. Проведение этой процедуры не дало оснований отвергнуть гипотезу о наличии двух составляющих погрешности: вариационной и методической. В работе показано, что использование предложенного метода анализа позволяет значительно уменьшить влияние вариационной составляющей на результаты анализа методической погрешности и тем самым обосновать возможность применения метода моделирования стохастических процессов для решения тех или иных задач.
Abstract: The paper considers one of the standard permutation methods of modeling stochastic processes with given spectral and proba-bilistic measures. An advantage of this method is the lack of restrictions on the combination of the probability and the spectral measure. There is a hypothesis of the reasons of appearing and structure of the general playback accuracy of autocorrelated function of modelled pro-cess using this method. The authors suggest that the modelling error consists of two parts: the variation and methodical. The error analysis method is developed. It allows making a constant value of the variation component of an error. In other words, making it independent on the autocorrelation function parameters. In turn, it allows carrying out the dependence analysis of the methodological component of the error modeling from the autocorrelation function parameters. To test this hypothesis four series of numerical experiments on modeling of stochas-tic processes were carried out using specially selected combinations of distribution laws. Distribution laws were chose n for reasons of ab-sence or presence of systematic error conditions. Based on the characteristics of the analyzed method (on the presence of lea ding and driven processes) the authors have developed a procedure for the statistical analysis of modeling results. Implementing the statistical analysis proce-dures developed by results of modeling gave no reason to reject the hypothesis of the existence of two error components: variation and me-thodical. The paper shows that using of this analysis method can significantly reduce the effect of variation in the results of systematic error analysis. It proves the method of stochastic processes modeling for solving various problems.
Ключевые слова: ведомый процесс, ведущий процесс, спектральная мера, автокорреляционная функция, погрешность моделирования, перестановочный метод, стохастический процесс
Keywords: slave process, master process, spectral measure, autocorrelation, error modeling, permutative method, stochastic process
Просмотров: 5837

24. Программное обеспечение акустооптических процессоров [№4 за 2014 год]
Авторы: Шибаев С.С. (sheab@list.ru) - Инженерно-технологическая академия Южного федерального университета (старший научный сотрудник), кандидат технических наук; Помазанов А.В. (pav_tsure@mail.ru) - Инженерно-технологическая академия Южного федерального университета (профессор), кандидат технических наук; Волик Д.П. (dvlbest@mail.ru) - Инженерно-технологическая академия Южного федерального университета (соискатель);
Аннотация: В акустооптических процессорах, назначением которых является в основном измерение параметров радиочастотных сигналов, вся необходимая информация о сигнале и его параметрах содержится в аналоговом световом Фурье-распределении в плоскости анализа, в которой с целью дальнейшей обработки устанавливается либо ПЗС-фотоприемник, либо линейка фотодиодов, сигнал с которых в виде распределения амплитуд световой интенсивности оцифровывается бортовыми средствами. Обработка такого цифрового сигнала полностью либо частично возлагается на внешнюю вычисли-тельную систему – персональный компьютер. В таких условиях значительную роль играет специализированное программное обеспечение, которое не только несет нагрузку по извлечению полезной информации из потока принимаемых данных, но и выполняет ряд сервисных функций. В работе рассмотрены структура и возможности приложения для наиболее распространенного класса акустооптических процессоров – измерителя частоты радиосигнала. В программе реализованы функции считывания и отображения амплитудного распределения в режиме реального времени, функция ручного и автоматического измерения частоты сигнала. С ее помощью выполняется несколько видов калибровки, начиная от компенсации темнового фона и заканчивая учетом нели-нейности частотной шкалы. Имеется возможность сохранения полученных распределений в виде файлов с целью их после-дующего анализа в таких известных программных продуктах, как MathCad, MatLab и др. Приложение предоставляет возможность управления внешним лабораторным оборудованием при помощи интерфейса Ethernet, в частности, генераторами Agilent или других фирм, что позволяет перед эксплуатацией измерителя в автоматическом режиме протестировать его характеристики и учесть эти результаты при калибровке прибора.
Abstract: The main purpose of acoustooptic processors which is measuring radiosignals parameters. All necessary in-formation about the signal and its parameters is enclosed in analog light Fourier distribution in analysis plane, where there is either CCD photo receiver or a photo diodes line, signal from which is then digitized with onboard means in the form of light intensity amplitudes distribution. The processing such digital signal is fully or partially entrusted to outer calculating sy stem – a personal computer. Under such conditions special software is really important. It extracts useful information out of re-ceived data stream, as well as has servicing functions. The paper considers the application structure and capabilities for the most popular class of acoustooptic processors – radiosignals frequency measurer. The program has the function of real-time reading and displaying amplitude distribution, the function of manual and automatic measuring signal frequency. It helps to carry out a few types of calibration from back-ground noise compensation to finishing with frequency scale nonlinearity account. There is also a possibility to save received distributions into files for their further analysis in such well known programs as MathCad, MatLab etc. The application al-lows controlling exterior laboratory equipment using Ethernet interface, particularly the Agilent generator or other firms. That allows testing its characteristics and taking them into account at device calibration before measurer working automati-cally.
Ключевые слова: акустооптический, кривая настройки, нелинейность, частота, калибровка, амплитудное распределение, анализатор спектра, приложение, процессор, алгоритм
Keywords: acoustooptic, adjustment curve, nonlinear, frequency, calibration, amplitude distribution, spectrum analyzer, application, processor, algorithm
Просмотров: 6660

25. Аппаратно-программный комплекс диагностики состояния ионосферы по характеристикам сигналов радиопередатчиков диапазона очень низких частот [№4 за 2014 год]
Автор: Скрипачев В.О. (skripatchevv@inbox.ru) - Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем (зам. начальника отдела); Полушковский Ю.А. (skripatchevv@inbox.ru) - Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем (начальник отдела); Назаренко А.С. (nonimmemormei@hotmail.com) - Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем («Российские космические системы») (ведущий инженер);
Аннотация: Ионосфера является чувствительной средой распространения радиоволн, где проявляются отклики на геофизические и геологические процессы, диагностика ее состояния важна и актуальна. Один из методов диагностики состояния ионосферы – использование сигналов радиопередатчиков диапазона очень низких частот. По характеристикам радиосигналов очень низких частот можно судить о наличии возмущений в ионосфере. Низкочастотные волны, распространяющиеся в околоземной плазме, в последние десятилетия представляют значительный интерес в связи с разнообразными научными и техническими приложениями. Так, с помощью радиосигналов очень низких частот можно диагностировать отклик D-слоя ионосферы на солнечные вспышки, на процессы подготовки сильных землетрясений. Для обработки этих радиосигналов разработан аппаратно-программный комплекс, включающий в себя антенну, усилитель, приемник, аналого-цифровой преобразователь и ПЭВМ. Программная часть построена с использованием фреймворка Qt и сторонних программных библиотек QwtPlot3D и QCustomPlot. В статье приведены краткое описание и особенности каждой из них, используемые в программной части разработанного комплекса. Программная часть комплекса построена с применением паттерна проектирования MVC. Приведены функции, реализованные в ПО комплекса. Отмечены перспективы развития аппаратно-программного комплекса.
Abstract: Monitoring of ionospheric condition is very important and urgent task. The ionosphere is a sensitive en-vironment of radio wave propagation, where the responses to geophysical and geological processes appear. One met h-od of monitoring ionospheric conditions is using signal transmitters range of ver y low frequency (VLF). According to the characteristics of VLF radio signals we can judge on the presence of disturbances in the ionosphere. Low -frequency waves propagate in the near-Earth plasma. In recent decades they are of considerable interest in connection with a variety of scientific and engineering applications. So using VLF radio signals it is possible to observe the ion o-sphere D-layer response on solar flares, on the processes of upcoming strong earthquakes. To process VLF radio sig-nals the authors have developed a hardware-software package which includes an antenna, amplifier, receiver, analog-to-digital converter and a PC. The software part is built using the Qt framework and third-party software libraries QwtPlot3D and QCustomPlot. The paper includes a brief description and characteristics of each of them. The software part of the package is built using MVC design pattern. There is a list of features implemented in the software. The paper also describes the prospects of the hardware-software package development.
Ключевые слова: программный продукт, радиоволна, ионосфера, программная библиотека, обработка данных, визуализация, интерфейс, паттерн
Keywords: software product, radiowave, ionosphere, software library, data processing, render, interface, pattern
Просмотров: 8634

26. О подходе к развитию методики построения радиолокационной системы [№4 за 2014 год]
Авторы: Семенов С.А. (sergeysemenov53@gmail.com) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова, доктор технических наук; Кобан А.Я. (alenachugrei@mail.ru) - Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова (преподаватель);
Аннотация: Построение перспективной радиолокационной системы является сложной слабоструктурированной задачей в связи с высокой сложностью ее структур. Поэтому существующий методический аппарат построения системы пред-ставляет собой совокупность не вполне взаимосвязанных методик, каждая из которых позволяет структурировать построение системы на определенном этапе с использованием различных показателей и критериев, например, на этапах формирования облика функционала обработки информации, который создается на основе типовых программных решений и процедур при разработке элементов системы, и построения группировки. Причем на упомянутых этапах не формализуются общая цель, интегральный показатель, характеризующий ее достижение, и единая методика построения. В результате не обеспечивается возможность сравнительной оценки потенциальной и реальной эффективности системы, проявляется недостаточность автоматизированных процедур обработки информации, реализующих функционал. Для выполнения целенаправленного построения в статье предлагается подход, направленный на создание единой для всех этапов методики построения перспективной радиолокационной системы в части формализации постановок и абстрактного решения задач с акцентом на этап уточнения варианта формирования облика функционала подсистемы сбора и обработки.
Abstract: The problem of constructing a long-range radar system is a complex semistructured task due to the high complexity of its structures. Therefore, the existing methodological apparatus of its construction is a set of techniques that are not full y intercon-nected. Each of those techniques is a tool to structure the system construction at some point using a variety of indicators and criteria. For example, on the stages of the functional image of information processing that is created on the basis of standard policies and procedures when designing and constructing elements of the group. For example, on the stages of the functional image of infor-mation processing that is created on the basis of standard policies and procedures in the designing and constructing group elements. Moreover, the said steps don’t formalize a common goal, an integrated measure of the achievement and its single method of con-structing. As a result, there is no possibility for comparative evaluation of the potential and real system efficiency. Automated infor-mation processing procedures that implement functionality are not enough. For targeted construction, the article suggests an ap-proach to the development of a common methodology for all phases of long-range radar system construction in the formalization of the productions and abstract problem solving with emphasis on the construction phase of ref inement options in shaping the image of the data collection and processing functional subsystem.
Ключевые слова: методика, построение, система, целевая функция, эффективность, показатель, информационные потери, организация вычислений
Keywords: technique, constructing, system, objective function, effectively, an indicator, information loss, business computing
Просмотров: 6686

27. Разработка программного модуля для автоматического выбора решателей систем линейных алгебраических уравнений для прочностного анализа [№4 за 2014 год]
Автор: Стёпин Н.Е. (N_i_k_i1989@mail.ru) - Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (аспирант);
Аннотация: В работе реализован программный модуль, объединивший в себе различные алгоритмы и методы: прямые и итерационные решатели для симметричных и несимметричных матриц системы, различные предобуславливатели в итерационных методах, различные способы хранения матрицы в памяти, параллельные вычисления с использованием технологий OpenMP и CUDA. В программном модуле реализован метод решения задач для несжимаемых материалов на основе алгоритма Узавы. Для программного модуля разработан и реализован алгоритм оптимального выбора решателя в зависимости от механической постановки задачи, ее размерности и возможностей компьютера. При желании пользователь может сам ограничивать некоторые возможности выбора и задавать параметры, влияющие на выбор решателя, или даже указать явно, какой решатель он хочет использовать. По сути программный модуль является некоторой оболочкой над отдельными решателями, которая принимает матрицу системы, правую часть и некоторые параметры настройки, а затем в рамках содержащегося в ней алгоритма определяет, какой именно решатель необходимо запускать, настраивает его и приводит матрицу к соответствующему виду (разные решатели могут иметь разные оптимальные форматы хранения для матриц). Проведен ряд численных экспериментов, подтверждающих обоснованность используемых в алгоритме критериев.
Abstract: The paper presents a software module which includes a variety of different algorithms and methods: direct and iterative sparse solvers for symmetric and non-symmetric matrices, various preconditioners, different formats for storing sparse matrices in RAM, HPC technologies based on OpenMP and CUDA. A method for solving incompressible materials problems based on Uzawa algorithm was implemented in this software module. An algorithm for an optimal sparse solver choice depending on mechanical problem, its dimensions and available hardware resources was designed and implemented. A user can limit some options and set parameters that influence a choice of a sparse solver or directly specify which solver to use. In fact, the software module is some kind of a wrapper over individual sparse solvers which takes a matrix and a right hand side as an input as well as some solver’s settings, and then decides which solver to run based on the algorithm, confi g-ures it and converts a matrix to a corresponding format (different solvers may have different optimal storage formats for a sparse matrix). A series of numerical experiments that confirms the validity of the criteria used in the algorithm was per-formed by the author.
Ключевые слова: теория упругости, несжимаемые материалы, метод конечных элементов, алгоритм узавы, итерационные методы решения систем линейных алгебраических уравнений
Keywords: theory of elasticity, incompressible materials, finite element method, uzawa algorithm, iterative methods for sparse systems of linear algebraic equations
Просмотров: 7314

28. Исследование производительности ряда итерационных методов решения системы линейных алгебраических уравнений в упругопластической задаче [№4 за 2014 год]
Авторы: Толмачев А.В. (tolmachev.arseny@gmail.com) - Институт машиноведения УрО РАН (аспирант); Коновалов А.В. (avk@imach.uran.ru) - Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург (профессор, зав. лабораторией), доктор технических наук; Партин А.С. (dmitriy-v-k@yandex.ru) - Институт машиноведения УРО РАН, г. Екатеринбург (старший научный сотрудник), кандидат технических наук;
Аннотация: Упругопластическая задача с большими пластическими деформациями физически и геометрически существенно нелинейная. Большая часть времени ее решения методом конечных элементов затрачивается на решение системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) относительно искомого вектора обобщенной скорости в узлах конечно-элементной сетки. Для сокращения времени расчетов необходимо использовать параллельные вычисления, в частности, на кластерных системах. Матрица системы несимметричная, имеет большую размерность, является ленточной и разреженной внутри ленты. Использование прямых методов для решения СЛАУ приводит к образованию заполнения внутри ленты и большим затратам как памяти, так и времени счета. На базе решения тестовой задачи сжатия параллелепипеда плоскими плитами выполнен вычислительный эксперимент на кластере «Уран» Института математики и механики УрО РАН с целью анализа производительности параллельных итерационных методов релак-сации, BiCGStab и GMRES решения СЛАУ в упругопластической задаче с большими пластическими деформациями. Рассмотрена эффективность применения параллельных предобуславливателей ILU, ILUT, ILUC, SAINV, SAAMG в методе BiCGStab. Выполнена оценка погрешности времени решения СЛАУ, вносимой стохастичностью процесса передачи данных по сети кластерной системы. Результаты вычислительного эксперимента показали, что метод релаксаций по сравнению с методами BiCGStab и GMRES требует значительно большего времени на решение СЛАУ, поэтому является неэффективным. Метод GMRES затрачивает наименьшее время на решение СЛАУ на небольшом количестве процессов, однако метод BiCGStab обладает лучшим ускорением, хорошей масштабируемостью и при использовании большого количества процессоров обеспечивает наименьшее время на решение СЛАУ. Случайное отклонение времени решения СЛАУ, вызванное стохастической задержкой сети, не превышает 5 % от среднего. Предобуславливатель ILUC является наиболее эффективным из рассмотренных по времени выполнения, однако предобуславливатель SAINV требует наименьшего количества итераций решения СЛАУ методом BiCGStab.
Abstract: An elastoplastic problem with large plastic deformations is substantially non-linear both geometrically and physically. Most of the finite element solution time is being spent solving linear system in order to find generalized speed vector in the FE grid nodes. To decrease solution time it is crucial to use parallel computations, especially cluster computers. Arising matrix is non-symmetric and has large dimension banded and sparse within band. Direct solvers create fill-in within a band and therefore induce heavy costs both in memory and computation time. We performed a computational experiment based on the test problem of parallelepiped compression with plates on “Uran” cluster located in Institute of Mathematics and Mechanics UB RAS in order to analyze the performance of SOR, BiCGStab and GMRES solvers. We estimated linear solver computation time variance that is induced by random latencies in data transfer within the cluster system. Experiment results showed that SOR requires more time than BiCGStab and GMRES thus is inefficient. GMRES is the fastest on a small nu m-ber of processors. However BiCGStab is more scalable and requires less time than GMRES when using large number of pro-cessors. Solve time deviation does not exceed 5 % from the average. An ILUC preconditioner is the most efficient one execu-tion time-wise, however a SAINV preconditioner requires the least number of BiCGStab iterations.
Ключевые слова: упругопластическая задача, метод конечных элементов, итерационные параллельные методы решения слау
Keywords: elastic-plastic problem, finite element method, parallel iterative linear solvers
Просмотров: 7771

29. Нечеткий регулятор со скользящим режимом на основе мягких вычислений [№4 за 2014 год]
Авторы: Нефедов Н.Ю. (nefnukem@gmail.com) - Международный университет природы, общества и человека «Дубна» (аспирант ); Ульянов С.В. (ulyanovsv46_46@mail.ru) - Международный университет природы, общества и человека «Дубна» (профессор), доктор физико-математических наук;
Аннотация: В статье исследуется управление со скользящим режимом для неустойчивой динамической системы «каретка– маятник» с использованием инструментария оптимизатора баз знаний на основе мягких вычислений. Рассматриваются три основных подхода к устранению колебаний в системе со скользящим режимом, описаны преимущества и недостатки данных подходов. Показан алгоритм создания базы знаний для регулятора со скользящим режимом в новом разработанном инструментарии для проектирования робастных интеллектуальных систем управления – оптимизаторе баз знаний на мягких вычислениях. Сравнивается качество баз знаний, созданных с помощью эксперта и интеллектуальных систем управления: оптимизатора баз знаний и инструментария МАТЛАБ ANFIS на основе моделирования управления неустойчивого динамического объекта. Даются необходимые формальные определения, при-водится соответствующий иллюстративный материал. Проведенное тестирование показало, что интеллектуальная система управления, спроектированная в оптимизаторе, обладает большей робастностью, чем интеллектуальные системы управления, созданные с использованием других современных средств.
Abstract: The paper studies sliding mode control for cart-pole unstable dynamic system using soft computing optimizer. The authors consider three major approaches to eliminate oscillations in the sliding mode and describe the advantages and disadvantages of these approaches. The paper shows the knowledge base designing algorithm for a sliding mode controller in a new set of tools to create robust control systems – Optimizer Knowledge Bases on soft computing. It also compares knowledge bases quality created by an expert and intelligent control systems: soft-computing optimizer and ANFIS. The arti-cle gives necessary formal definitions and the corresponding illustrations. This control system showed better robustness, comparing to systems created with other modern tools.
Ключевые слова: нечеткая логика, скользящий режим управления, база знаний, мягкие вычисления, робастность, интеллектуальные системы управления
Keywords: fuzzy logic, sliding mode control, knowledge base, soft computing, robustness, intelligent control systems
Просмотров: 8831

30. Программный комплекс для решения задач теории потенциала методом граничных элементов [№4 за 2014 год]
Авторы: Федотов В.П. (fedotov@imach.uran.ru) - Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана; Спевак Л.Ф. (lfs@imach.uran.ru) - Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург, доктор технических наук; Нефедова О.А. (nefedova@imach.uran.ru) - Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург;
Аннотация: Работа посвящена развитию подхода к реализации метода граничных элементов, направленного на распараллеливание вычислений, для решения двухмерных задач об установившихся потенциальных течениях. Главной особенностью применяемых алгоритмов решения является точное вычисление всех интегралов по граничным элементам с помощью выведенных авторами аналитических формул. Это позволяет заметно повысить точность решения и сократить время расчета. Разработанный программный комплекс предназначен для решения двухмерных задач теории потенциала в области произвольной геометрии при заданных граничных условиях для искомой функции или потока. В комплекс заложена возможность решения однородных задач (при отсутствии внутренних источников), а также задач с заданными функциями источников. Функция источника задается отдельным программным модулем. Особо рассмотрен случай, когда функция источника является гармонической. Это позволяет свести все вычисления при решении неоднородной задачи на границу области. Для задания геометрии исследуемой области и ввода параметров задачи и граничных условий в программный комплекс включен графический редактор. Область задается своей внешней границей, состоящей из прямолинейных и круговых участков. Для каждого участка задаются граничные условия и количество граничных элементов на нем. С помощью графического редактора внутри расчетной области может быть задана зона, в которой требуется вычислить значения искомой функции. Эта зона также задается границей из прямолинейных и круговых участков. Частота расчетной сетки в зоне задается произвольно, пересчет для новой сетки не требует нового решения исходной задачи. Программный комплекс был реализован на суперкомпьютере «Уран» ИММ УрО РАН. В качестве примеров рассмотрены задачи распространения тепла в пластинах квадратной и эллиптической форм при различных функциях источника.
Abstract: The paper develops the approach to the implementation of the boundary element method aimed at the paralleling of computations for solving two-dimensional problems on steady-state potential flows. The key feature of the applied solution algorithms is the exact computation of all integrals over boundary elements by analytical formulae derived by the authors. This noticeably increases solution accuracy and reduces calculation time. The designed soft-ware package is intended for solving two-dimensional problems of the potential theory in arbitrary geometry with specified boundary conditions for a required function or flow. A possibility of solving homogeneous problems (wit h-out internal sources) is implied, as well as problems with specified source functions. A source function is specified by a separate program module. Special attention is given to the case when the source function is harmonic. This enables all the calculations in solving an inhomogeneous problem to be brought to the area boundary. A graphic editor is in-cluded in the software package to specify the geometry of the area under study and to introduce problem parameters and boundary conditions. An area is specified by its external boundary consisting of rectilinear and circular portions. Boundary conditions and the number of boundary elements are specified for each portion. Besides, by means of the graphic editor, inside the calculated area a zone can be specified where the values of the required mesh are to be calcu-lated. This zone is also specified by a boundary consisting of rectangular and circular portions. The mesh fineness in the zone is specified arbitrarily, and the recalculation for a new mesh does not require a new solution to the initial problem. The software package was implemented on the Uran supercomputer installed at IMM, UB RAS. Problems on heat distribution in square and elliptic plates for various source functions are considered as examples.
Ключевые слова: параллельные вычисления, стационарные задачи теории потенциала, функция источника, метод граничных элементов, аналитическое интегрирование
Keywords: parallel computing, stationary problems of the potential theory, source function, boundary element method, analytical integration
Просмотров: 7684

← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Следующая →