Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 1 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

1. Имитационная модель оценки производительности ремонтно-диагностического комплекса [№1 за 2015 год]
Авторы: Абу-Абед Ф.Н., Мартынов Д.В., Сергиенко С.В., Кордюков Р.Ю.
Просмотров: 25442
Перспективным направлением совершенствования ремонтасложных территориально-распределенных технических систем является создание ремонтно-диагностического комплекса, включающего в свой состав участки контроля работоспособности, диагностирования составных элементов, применяемых в территориально-распределенных технических системах, а также участки, укомплектованные необходимым технологическим оборудованием, измерительными средствами, инструментами и оснасткой для проведения текущего ремонта сменных элементов. Для обеспечения ремонта ремонтно-диагностический комплекс оснащается средствами электроснабжения, комплектами запасного имущества и принадлежностей, эксплуатационной документацией. Предполагается, что личный состав, осуществляющий ремонт, имеет соответствующую квалификацию. Ремонтно-диагностический комплекс представлен трехфазной многоканальной системой массового обслуживания. Исследование такой системы при функциях распределения времени обслуживания заявок, отличного от экспоненциального, затрудняет использование аналитическихмоделей, поэтому в работе были использованы методы имитационного моделирования. В статье представлены основные принципы создания моделей сложных комплексов и рассматриваются аспекты структурного подхода к имитационному моделированию таких систем. Разработанная программная реализация модели ремонтно-диагностического комплекса позволяет осуществлять симуляцию процесса его функционирования с последующей оценкой характеристик, наиболее важной из которых является среднее время обслуживания заявки в системе,а также определять необходимое количество каналов на каждом из участков. Модель предоставляет возможность использования бета-распределения (в качестве априорного) для задания величин продолжительности работ и ряд других случайных распределений. Разработанная модель может быть агрегирована в общую модель исследования процессов эксплуатации территориально-распределенных технических систем. Программное средство реализовано на объектно-ориентированном языке программирования C# с использованием интегрированной среды разработки (IDE) ПО Microsoft Visual Studio 2010.

2. Управление пешеходными потоками при пиковой интенсивности движения [№1 за 2015 год]
Автор: Аникеев Е.А.
Просмотров: 10876
Показано повышение актуальности проблемы соответствия развития темпов роста автомобилизации и улично-дорожной сети. Выделена задача регулирования транспортных и пешеходных потоков на пешеходных переходах вне пересечений с использованием вызывного светофора. Рассмотрен традиционный способ решения этой задачи. По- казаны факторы, приводящие к созданию заторовой ситуации в часы пиковой нагрузки при использовании традиционного способа и предыдущее решение задачи. Приведены циклы работы светофора с жестким управлением и светофора с нечетким управлением. Определены входные и выходная переменные для управления светофором на пересечении, приведены функции принадлежности этих переменных. Предложены правила определения выходной величины, на основании которых разработаны нечеткие правила для алгоритма управления. Предложены модель процесса функционирования такого пересечения и алгоритм работы вызывного пешеходного светофора на базе не-четкой логики. Рассмотрено моделирование процесса накопления очереди транспортных средств на пешеходном переходе, расположенном вне пересечения, в условиях пиковой транспортной и пешеходной интенсивности движения. Для моделирования использован математический аппарат нечеткого вывода, позволяющий моделировать выводы эксперта в данной области при принятии решений об изменении длительности ожидания пешеходной фазы. Проведено моделирование процесса регулирования перехода с использованием вызывного светофора с постоянным временем ожидания фазы и со временем ожидания фазы, определяемого при помощи нечетких правил. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие накопление очереди автомобилей в обоих приведенных случаях и показывающие преимущество предложенного способа по сравнению страдиционным жестким регулированием.

3. Комплексная оценка транспортно-эксплуатационного состояния участка автомобильной дороги [№1 за 2015 год]
Авторы: Аникеев Е.А., Черкасов О.Н.
Просмотров: 6605
В статье рассматривается математическая модель построения комплексной оценки транспортно-эксплуатационного состояния участка автомобильной дороги. Показана необходимость модели такого участка как взаимосвязанной совокупности факторов, влияющих на его состояние. В проблеме повышения потребительских качеств автодорог выделена задача разделения дороги на участки для их дальнейшего ранжирования с целью составления планов ремонта. Оценка потребительских свойств автодороги представлена как различие между существующими значениями качеств объекта и их идеальными значениями, выраженными в комплексном показателе транспортно-эксплуатационного состояния. Отмечены наиболее важные для этой задачи особенности участков дороги как объектов управления. Определены основные факторы, характеризующие состояние участка автомобильной дороги. Приведены наиболее существенные коэффициенты обеспеченности расчетной скорости, учитывающие влияние отдельных параметров и характеристик дорог на комплексный показатель качества участка. Рассмотрено применение к задаче формирования этого показателя математического аппарата теории нечетких множеств, позволяющего моделировать принятие решений о ремонте участков автомобильной дороги. Определены наборы значений признаков, описывающих состояние дорожного участка. Описаны значения нечетких переменных для каждого коэффициента, показаны их функции принадлежности. Сформированы лингвистические переменные для описания коэффициентов и нечеткая ситуация для построения комплексной оценки участка автодороги. Комплексное состояние участка авто-дороги представлено в виде нечеткой ситуации. Показан расчет степени включения текущей нечеткой ситуации, характеризующей состояние участка, в эталонную. Приведен обобщенный алгоритм принятия решений об очередности ремонтных работ. Показаны перспективы развития такого подхода к решению задачи определения комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги в целом.

4. Программная система распределенного проектирования сложных VHDL-объектов [№1 за 2015 год]
Authors: Afanasev A.N., Афанасьев А.Н., Khorodov V.S.
Просмотров: 8030
В данной статье рассмотрены архитектура системы распределенного проектирования сложных VHDL-объектов и технологии ее работы. Представлены основные функциональныемодули, являющиеся подсистемами, и их взаимосвязи. В основу организации системы положен многоагентый подход, разработано восемь типов ролевых агентов. Представлено описание действующих агентов, которое позволяет понять роль и место каждого агента как в работе всей системы, так и при формировании полноценного проектного решения. Методологической базой проектирования служат структурно-функциональные лингвистические модели, которые формируются из VHDL-описания проектируемого устройства. Описаны особенности структуры программы на языке VHDL для создания библиотеки объектов, параллельного решения проектных задач несколькими проектировщиками, использования объектов из других проектов и тестирования проектов по одинаковой методике. Представлен процесс работы проектировщиков с системой – от формирования спецификаций на проектируемые устройства до сохранения проектных решений в базе знаний. Описано применение концепции MVC в виде диаграммы последовательности для описания функционала авторизации и трансляции кода на языке описания аппаратуры VHDL в структурно-функциональную лингвистическую модель. Предложенная система обеспечивает создание и наполнение библиотеки VHDL-программ, которая позволит многократно использовать проектные решения путем модификации данных с учетом требований к новым задачам. Внедрение системы позволяет сделать проектирование более эффективным за счет передачи агентам части рутинных операций (поиск и синтез проектных решений), а также повысить качество управления процессом коллективного проектирования и сократить затраты на разработку.

5. Программная система диагностики заболевания по хроматограмме образца сыворотки крови [№1 за 2015 год]
Автор: Барам Е.Г.
Просмотров: 10522
Высокоэффективная жидкостная хроматография с многоканальным ультрафиолетовым детектированием занима-ет важнейшее место в аналитической химии. Этот методпозволяет выполнять как качественный, так и количествен-ный анализ веществ в неизвестных образцах. Целью работы является создание программной системы, позволяющей проводить обработку и классификацию хроматограмм. Процесс обработки включает в себя сглаживание и нормали-зацию сигнала ультрафиолетового детектора, выделение отдельных компонентов, сравнение и кластеризацию дан-ных на основе информации об объеме удерживания вещества, площади его хроматографического пика и на основе его спектральных характеристик. В совокупности эти параметры составляют основу формата «chromatographic fingerprint». Дальнейшая обработка полученной информации заключается в обнаружении одинаковых пиков в раз-ных хроматограммах путем метрической классификации их спектров с последующим переводом хроматограмм в векторное представление, понижением их размерности и применением к ним алгоритмов нечеткой кластеризации. После выделения основных признаков каждого кластера проводится работа по оптимизации методики анализа путем математического моделирования процесса хроматографирования образцов при различных условиях. Досто-верность ответов системы зависит от задаваемых экспертом параметров алгоритмов выделения информации, качест-ва и объема обучающих выборок. Разработанное программное решение позволяет проводить диагностику различных заболеваний, включая онкологические, основываясь на результатах анализа образцов сыворотки крови, состав кото-рых заранее неизвестен, а также может найти применение втаких областях химического анализа, как стандартизация состава лекарственных средств, биологически активных добавок и продуктов питания.

6. Оперативный мониторинг структурных изменений изображений объектов на космических снимках земной поверхности [№1 за 2015 год]
Авторы: Бровко Е.А., Кандоба И.Н., Корнилов Ф.А., Перевалов Д.С.
Просмотров: 7082
Рассматривается задача обнаружения и оценки степени изменений объектового состава на земной поверхности по данным дистанционного зондирования Земли из космоса. Значительную часть этих данных составляют космические снимки различных участков местности. Предлагаются эффективные методы обработки и анализа разновременных космических снимков одного и того же участка местности с целью оценки степени структурных изменений изображений географических объектов – объектового состава цифровых топографических карт. Под структурным изменением прежде всего понимается изменение формы границы изображения объекта. К структурным изменениям относятся и существенные изменения наблюдаемой сцены типа появления или исчезновения объекта. Разработанные методы обнаружения, выделения и анализа областей, содержащих значительные структурные изменения изображений топографических объектов различных классов, обладают высокой степенью автоматизации. Предлагаемые методы программно реализованы в рамках специализированного модуля, который интегрирован в линейку инструментальных средств геоинформационной системы «ENVI». Этотмодуль можно использовать для эффективного решения широкого круга актуальных прикладных задач. К числу таких задач относится оперативный анализ актуальности существующих цифровых топографических карт различных масштабов с целью принятия решения об обновлении отдельных номенклатурных листов цифровых топографических карт того или иного масштаба в зависимости от степени выявленных структурных изменений изображений объектов на разновременных космических снимках соответ-ствующего участка местности. Важными, социально-значимымиявляются и задачи оперативного мониторинга техногенных катастроф, оценки сейсмической опасности территорий, оперативного экологического мониторинга окружающей среды и др.

7. Применение свободно распространяемого программного обеспечения для управления ИТ-проектами в госсекторе [№1 за 2015 год]
Авторы: Бунова Е.В., Шурыгин А.Н.
Просмотров: 6609
Рассматривается возможность использования свободно распространяемого программного обеспечения для эффективного управления ИТ-проектами в государственномсекторе экономики на примере реализации проекта «Электронное правительство», выполняемого на территории Челябинской области. Масштабный проект внедрения «Электронного правительства» характеризуется такими особенностями, как многоуровневая структурная организацияи территориальная распределенность, большое количество источников и потребителей информации, внешних систем различных организаций с различными форматами обмена информацией, большое количество функций и сложные взаимосвязи между ними, отсутствие полных аналогов, ограничивающих использование типовых программных решений. В ходе выполнения проекта в Челябинской области была реализована функциональная модель эффективного взаимодействия участников проекта «Электронное правительство» – компании «ЛАНИТ-Урал» и Южно-Уральского государственного университета с использованием свободно распространяемой системы управления проектами Redmine для организации совместной работы. Разработанный подход к организации взаимодействия членов рабочей группы проекта позволяет компании-интегратору привлечь к реализации проекта дополнительных квалифицированных сотрудников из числа преподавателей вуза, а также развивать и адаптировать к условиям реальных проектов студентов, участвующих в проекте.

8. Программная реализация системы аргументации со степенями обоснования [№1 за 2015 год]
Авторы: Вагин В.Н., Моросин О.Л.
Просмотров: 9020
В данной работе приводится краткий обзор подходов к формализации аргументации и рассматривается программная реализация системы аргументации на основе пересматриваемых рассуждений. Классические методы логического вывода плохо применимы для работы с противоречивыми данными, поэтому для обработки таких данных в интеллектуальных системах предлагается использовать аргументацию. Кроме того, в работе рассматривается вопрос об использовании степеней обоснования в пересматриваемых рас-суждениях. Степени обоснования позволяют эффективнее моделировать различные задачи аргументации и не только отвечать на вопросы о правдоподобности того или иного утверждения, но и давать числовую оценку аргументами контраргументам. Рассматривается архитектура разработанной системы аргументации, приводятся основные методы и алгоритмы: алгоритм поиска конфликтов, алгоритм вывода новых аргументов, алгоритм вычисления степеней обоснования и некоторые другие. В заключении статьи приводится пример применения системы для задачи, содержащей противоречия.

9. Программная реализация цифровой обработки данных силового трансформатора [№1 за 2015 год]
Авторы: Васильева О.В., Лавринович А.В.
Просмотров: 10605
Работа посвящена программной реализации цифровой обработки данных с расширением *.csv, получаемых с современных цифровых осциллографов типа Tektronix, Agilent, Aktakom и аналогичных им. Программа создана в среде разработки Lab View. Представлена блок-схема программы с наименованиями отдельных блоков и описанием блока сохранения цифровых данных в отдельном документе. Ограничением для разработанной программы является требование одинакового шага дискретизации по времени исходных сигналов. Показаны преимущества созданной программы: уменьшение времени обработки осциллограмм, упрощение процедуры работы с большими массивами данных, отсутствие ручной обработки. Обработка осциллограмм позволяет уравнивать начальное время обрабатываемых импульсов, имеющих произвольный сдвиг относительно друг друга, и получать разность обработанных осциллограмм в отдельном окне. Для сдвига осциллограмм предлагается использовать курсоры с наименованием координат. Эффективность разработанной программы продемонстрирована при обследовании силового трансформатора методом наносекундных импульсов с целью объективного выявления отличий между импульсом-нормограммой «здорового» трансформатора и импульсом-откликом дефектного трансформатора. Показан порядок обработки осциллограмм с нахождением необходимых величин.Представлены визуализация исходных импульсов и их разности, а также порядок сохранения графика в протоке испытаний.

10. Подход к моделированию процесса оптимизации параметров эллиптических орбит спутниковой системы [№1 за 2015 год]
Автор: Доронкина А.Н.
Просмотров: 11548
В работе предложен подход к моделированию эллиптических орбит спутниковой системы непрерывного обзора поверхности Земли для оптимизации их параметров. С этой целью анализируются варианты решения задачи оптимизации такого обзора спутниковой системой с орбитами эллиптического типа, описываются условия, характеризующие модель движения данной спутниковой системы. Рассматривается кеплеровская модель движения спутника в декартовой (гринвичской) системе координат с началом в центре Земли. При этом для нахождения истинной аномалии используется алгоритм, включающий решение уравнения Кеплера методом последовательных приближений. Дается обоснование критерия оптимальности параметроворбит спутников, системы ограничений оптимизационной задачи. Определяются геоцентрический угловой радиус, изменяющийся с течением времени при полете искусственного спутника Земли от своего перигея к апогею, и угол обзора спутника. Выбрана критериальная функция, пред-ставляющая собой геоцентрическое угловое расстояние между радиус-векторами спутников и текущей точкой земной поверхности в текущий момент времени. Обоснован выбор параметров оптимизации. Учитывая то, что система состоит из групп спутников, движущихся по одной орбите, размерность задачи может быть существенно снижена. Сформулирована в явном виде оптимизационная задача. Проведено моделирование движения спутников в исследуемой спутниковой системе с использованием среды программирования MathCAD2014. В качестве примера на фоне карты Земли построены траектории движения подспутниковых точек трех искусственных спутников Земли с характеристиками, соответствующими характеристикам известной спутниковой системы. Получены зависимости изменения геоцентрической широты и долготы подспутниковых точек от времени, а также визуализировано их движение.

| 1 | 2 | 3 | Следующая → ►