Математичні машини і системи. 2021 №4

РЕФЕРАТИ І СТАТТІ 


ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ 

УДК 623.764

Наразі багато державних установ і приватних компаній із різних країн світу прямують у космічний простір навколо Землі, сподіваючись знайти ефективні рішення проблем сфер комунікації, промисловості, безпеки та оборони. Такі дії часто передбачають масові запуски невеликих дешевих супутників, що, у свою чергу, призводить до збільшення кількості космічного сміття. У даній статті розглядається, як розроблені філософія та модель системи високого рівня можуть ефективно організувати розподілені космічні системи на різних етапах їх розвитку та розростання. Технологія просторового захоплення, яка була створена в результаті паралельного співставлення розподілених середовищ із високорівневим рекурсивним мобільним кодом, здатна ефективно забезпечувати будь-які мережеві протоколи та важливі засоби застосування сузір’їв великих супутників, насамперед тих, які знаходяться на низьких навколоземних орбітах. У статті наведено ряд прикладів технологічних рішень для встановлення базового зв’язку між супутниками, починаючи від їхніх перших, часто хаотичних, запусків, а також розподілу та збору даних у сузір’ях, які розростаються, навіть із нестабільними та швидко змінними зв'язками між супутниками. Робота описує, як організувати та зареєструвати топології мережі у випадку передбачуваних відстаней між супутниками, і як саме фіксовані мережеві структури можуть допомогти у вирішенні складних проблем. Ці структури, а також ті, які стосуються нової архітектури Агентства космічного розвитку, що складається з багатьох супутників і є орієнтованою на забезпечення безпеки, дозволяє ефективну інтеграцію безперервного спостереження за Землею та пошук спільних рівнів відстеження і ліквідації ракет на основі саморозповсюджуваної мобільної розвідки. Попередні версії технології були описані у багатьох статтях і шести книжках, взяті у розробку і використані в різних країнах світу, тоді як остання версія також може ефективно реалізовуватися навіть в університетських умовах. Іл.: 9. Бібліогр.: 38 назв.


УДК 004.7: 004.75

У статті розглядаються засади ситуаційного управління (СУ); ситуаційні центри у системах управління; правові засади створення та функціонування системи ситуаційних центрів органів державної влади. Описані такі питання теорії побудови ситуаційного управління сектора безпеки і оборони (СБО): основи, засоби та технології ситуаційного управління; необхідність використання ситуаційних центрів (СЦ) в управлінській діяльності; концепція створення мережі СЦ; особливості, характерні для СЦ органів державної влади сектора безпеки і оборони. Практика реалізації створення ситуаційного управління показана на прикладі Базового моделюючого комплексу (БМК). В роботі наведені вимоги та рішення щодо організаційної та функціональної структур, які були враховані при створенні комплексу. Особливості створення загальної структури БМК та склад комплексу засобів його автоматизації. Описано моделі: «Оцінювання ризиків та загроз сектора безпеки і оборони» і «Підтримка роботи та взаємодії посадових осіб ситуаційних центрів під час вироблення рішень». Розкрито структуру та математичні методи, використані для роботи моделей. Підсумовуючи, можна сказати таке: застосування методів і систем ситуаційного управління, які поєднують у собі технології підтримки прийняття рішень, зберігання, обробки, концентрованого відображення та подання інформації, кардинально змінює принципи аналізу, обговорення і вирішення масштабних та складних проблем управління. СЦ органів державної влади України, створення яких активізувалося останнім часом, мають бути інтегровані до єдиної мережі СЦ СБО. Необхідно враховувати вимоги щодо інтеграції, у тому числі на рівні обміну інформацією. Іл.: 8. Бібліогр.: 9 назв.


            
ІНФОРМАЦІЙНІ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ
 
 

УДК 519.237.5

Лапач С.М. Три способи кодування номінальних змінних у регресійному аналізі. Математичні машини і системи. 2021. № 4. С. 35–45.

У роботі виконується порівняння трьох способів кодування номінальних змінних у регресійному аналізі: кодування кожного рівня як окремої змінної, кодування двійковим кодом, нумерація рівнів фактора. Хоча способи існують досить давно і навіть мають теоретичне обґрунтування (крім кодування двійковим кодом), для практичного застосування були відсутні їх порівняння і рекомендації про застосування. Аналізуються особливості застосування кожного способу, обмеження. На двох прикладах виконується детальне порівняння цих трьох способів. Порівняльний аналіз виконується за такими напрямами: наявність обмежень у застосуванні; статистичні властивості плану; трудомісткість і складність отримання моделей і кінцевий результат побудови; зручність смислового аналізу і користування. Додатково виконується порівняння з моделями, побудованими на основі поліномів Чебишова. Встановлено, що різні способи кодування номінальних змінних приводять при їх правильному застосуванні до приблизно однакових за статистичними властивостями регресійних моделей. При цьому спосіб кодування кожного рівня як окремої змінної можливий тільки в тому випадку, коли ми маємо експерименти, в яких номінальна змінна (як ефект впливу) відсутня. Спосіб кодування двійковими числами незручно використовувати при великій кількості рівнів варіювання номінальної змінної і важко аналізувати. При кодуванні нумерацією рівнів необхідно, щоб середні значення відгуку за діаграмою розсіяння цього фактора були впорядковані за величиною відповідно до присвоєних номерів. При цьому способі кодування зберігається природна кількість факторів. Відмінно кращі результати досягаються способом нумерації рівнів при застосуванні ортогональних поліномів Чебишова. При цьому забезпечуються найвища точність і найбільша рівномірність апроксимації. Табл.: 10. Іл.: 4. Бібліогр.:          13 назв.


УДК 334.7

Алієв М.Є. підхід до вирішення проблеми ціноутворення на ринку житлової нерухомості. Математичні машини і системи. 2021. № 4. С. 46–57.

Початком розвитку поняття «середнє значення» вважається етап, коли воно стало центральним членом безперервної пропорції. Однак визначення середнього значення як центральної величини прогресії не дає можливості вивести його значення по відношенню до послідовності n членів незалежно від їх порядку. З огляду на це, постає необхідність формального узагальнення середніх значень, що і зумовлює перехід від безперервних пропорцій до арифметичної, геометричної і гармонічної прогресій. У даний час середньому значенню надають статистичного значення, пов'язуючи його з економічними категоріями. У математиці в теорії середніх значень виокремлюються два види: власне середні значення і середні арифметичні. При цьому кожен із видів середніх значень може виступати у формі як простого, так і середньозваженого значення, вибір між якими зумовлюється матеріальною природою об'єкта дослідження. Формули простих середніх значень застосовуються в тих випадках, коли індивідуальні значення величин, що усереднюються, не повторюються. Якщо в розрахункових формулах середніх значень присутня певна частота повторень індивідуальних значень величин, то в цьому випадку формули простих середніх називаються формулами середньозважених. З огляду на це, у статті пропонується підхід до опису середніх соціально-економічних показників на прикладі показника «Середня ринкова вартість кв. метра житла» на ринку нерухомості в уявному регіоні шляхом усереднення цін на основі оцінки їх середньозважених значень для конкретного регіону. В рамках даного підходу ідентифікується функція розподілу ваги вартості житла як автомодельного рішення в диференціальному рівнянні з частинними похідними з початковим і крайовими умовами. Табл.: 2. Іл.: 4. Бібліогр.: 13 назв.


 
МОДЕЛЮВАННЯ І УПРАВЛІННЯ 

УДК 681.518.5

Діагностування обладнання складних технологічних установок – запорука забезпечення їх безпечної та ефективної експлуатації. Метою створення систем діагностики є вчасне запобігання можливих відмов і порушень у роботі систем і устаткування; необхідність мати повну і цілісну картину фактичного технічного стану експлуатованих систем і устаткування; прогнозування з великою точністю залишкового ресурсу працездатності обладнання; мінімізація вартості та підвищення ефективності робіт із моніторингу технічного стану, технічного обслуговування, ремонту та управління ресурсними характеристиками систем і устаткування; безперервне вдосконалення, базуючись на об'єктивних даних експлуатації, фактичних характеристик безпеки, надійності та експлуатаційної готовності. До таких складних технологічних установок відноситься обладнання цеху гарячої прокатки, що включає механічне обладнання стану, електропривод із системами регулювання; пристрої та системи управління гідравліки, змащення й охолодження; станції вентиляції; насосні станції; комірки розподільних пристроїв (високовольтні вимикачі); комплекс технічних засобів АСУ ТП. У статті розглянуті методи оперативного контролю технічного стану обладнання товстолистових прокатних станів. Визначено фактори, які впливають на ефективність використовуваних в АСУ алгоритмів діагностування, зокрема, організації збору та обробки статистичних даних по можливостях виникнення несправностей і за витратами на їх пошук і усунення. Виконано формалізацію методів побудови і опису математичних моделей об'єкта діагнозу. Застосування підсистеми контролю та діагностики у складі АСУ ТП сучасних прокатних станів забезпечує істотне поліпшення показників надійності АСУ ТП, а також певний економічний ефект. Бібліогр.: 8 назв.



УДК
004.94: 629.039.58

Аналіз динаміки щільності потоку нейтронів (ЩПН) від паливовмісних мас (ПВМ) в об’єкті «Укриття» (ОУ) показує наявність значень, які перевищують середні значення за різні періоди спостережень. Ідентифікація таких значень за критерієм «аномалія / не аномалія» дозволить виключити з масиву спостережень неінформативні події. Або, у разі підтвердження аномалії, сформувати ефективні дії для прийняття рішень щодо усунення причин таких подій. Для вирішення проблеми виявлення аномальних вимірювань у даний час використовується теорія статистичних рішень. Вона заснована на використанні параметричних методів. Їх використання вимагає апріорної інформації про характер розподілу вимірюваного явища і його параметри. Для ефективного вирішення проблеми виявлення й усунення аномальних вимірювань необхідно знати статистичні характеристики нормальних та аномальних компонентів. У цій роботі пропонуються статистичні критерії для оцінки аномалії у часових рядах ЩПН, які мають різні підходи до формування інтервалів спостережень, потужності та надійності виявлення аномалій. У залежності від виду закону розподілу масиву спостережень запропонований набір критеріїв, які найбільш доцільно використовувати при перевірці аномальності рівнів ряду  для експоненціального закону розподілу, розподілу Пуассона та Вейбула. Проведена оцінка потужностей критеріїв у залежності від об’єму вибірок. Встановлена точність визначення аномалій за критеріями при відомих значеннях середнього та дисперсії у досліджуваній вибірці. Рекомендоване використання критерію Граббса для дослідження на аномальність рівнів вибірок з n>700, для вибірок з n<50 доцільним є використання критеріїв Діксона та Смоляка-Титаренка. Використання оптимальних критеріїв у залежності від характеристик досліджуваних вибірок дасть змогу підвищити математичну значущість отримуваних результатів і, як наслідок, підвищити якість управлінських рішень та ядерну безпеку на ОУ в цілому. Іл.: 1. Бібліогр.: 11 назв.


УДК 504.3.054

У роботі проведено огляд методів ідентифікації невідомого джерела забруднення шляхом оберненого моделювання та інформаційних систем прогнозування й аналізу атмосферних забруднень. На підставі моделей атмосферного перенесення розроблено декілька різних закордонних та вітчизняних систем прогнозування атмосферних забруднень, наприклад, система Євросоюзу з ядерного аварійного реагування РОДОС. Але ключовими даними, які визначають якість прогнозування у таких системах, є характеристики джерела викиду. У випадку детектування забруднення від невідомого джерела викиду необхідно здійснювати обернене моделювання. Використання системи РОДОС, як і інших існуючих систем прогнозування, для такого завдання можливе, але потребує багаторазового ручного запуску розрахунків моделей атмосферного перенесення в оберненому режимі. Представлені у роботі результати застосування методів оберненого моделювання під час радіаційних інцидентів останнього десятиріччя показують, що сучасні методи оберненого моделювання достатньо розвинуті для того, щоб ставити задачу про автоматизацію оберненого моделювання в інформаційних системах аналізу і прогнозування атмосферних забруднень. Навіть при тому, що дані методи не завжди здатні точно вказати джерело викиду внаслідок браку вимірів та поганої обумовленості оберненої задачі атмосферного перенесення, їх застосування завжди приводить до істотного зменшення (на порядок і більше) області пошуку невідомих джерел у порівнянні з областю детектування забруднюючих речовин. В існуючих системах прогнозування, на даний час, методи оберненого моделювання автоматизовані лише частково, а саме для випадку відомого розташування та невідомих обсягів викидів джерела забруднень. Тому у даній роботі запропоновано архітектуру майбутньої системи ідентифікації викидів невідомих джерел шляхом оберненого моделювання. Іл.: 4. Бібліогр.: 24 назв.



УДК 621.771.23–413

Управління швидкісними режимами на товстолистових станах (ТЛС) – один із факторів, що визначають ефективність процесу прокатки. Вибір управління швидкістю впливає на продуктивність стану, геометричні розміри прокату (поздовжню різнотовщинність), дотримання заданого температурного режиму, що визначають механічні властивості прокату, та ін. У статті розглянуті обмеження при виборі швидкісних управлінь, які можна розділити на дві групи: обмеження за можливостями прокатних двигунів і технологічні обмеження. Перші визначаються допустимим навантаженням двигуна за умовами надійної комутації струму на колекторі і максимально допустимою швидкістю обертання двигуна. Розглянуті також технологічні обмеження швидкісних управлінь. Швидкість захоплення обмежена по максимуму за умови захоплення металу без перекосу, ударів і динамічних перевантажень по крутному моменту у шпинделях і забезпечення сталого захоплення без пробуксовок, а також по можливості запобігання аварійних ситуацій. Усталена (максимальна) швидкість прокатки може обмежуватися по максимуму умовами стійкості розкату, умовою запобігання налипання металу на валки. Швидкість викиду металу з валків зазвичай вибирається такої величини, щоб пауза, зумовлена гальмуванням листа на рольганзі і подальшим поверненням його до прокатної кліті, не перевищувала часу роботи натискного механізму. У ряді випадків швидкість викиду може визначатися іншими технологічними операціями. Максимальне прискорення головного приводу горизонтальної кліті обмежено за умовами пробуксовки робочого валка щодо опорного. Розглянуто раціональні швидкісні графіки прокатки на товстолистових станах. Вони представляють собою найбільш загальний вигляд швидкісних графіків прокатки на ТЛС. Викладені вище рішення по управлінню швидкісними режимами прокатки можуть бути використані при розробці АСУ ТП товстолистових станів. Табл.: 2. Бібліогр.: 8 назв.


УДК 621.039

Використовуючи отримані нові дані про оцінку виносу при пожежах від запасів у матеріалі горіння та швидкість поширення слабких низових пожеж, розу вітрів на території чорнобильської зони відчуження та можливості програмного комплексу HotSpot розроблено математичну модель оцінки в реальному часі наслідків аварій, що можуть виникнути на територіях радіаційно небезпечних об’єктів під час пожеж. Виконано верифікацію запропонованої моделі на основі порівняння з отриманими даними при масштабній пожежі на території чорнобильської зони відчуження у квітні 2020 року й побудовано карти забруднення 137Cs та 90Sr повітря та ґрунту чорнобильської зони відчуження. Використовуючи запропоновану математичну модель, виконано аналіз ступеня небезпеки, яку можуть спричинити радіаційно небезпечні об’єкти при виникненні пожежі безпосередньо на їхній території та розглянуто на прикладі пунктів санітарної обробки (ПуСО) «Рудня-Вересня», ПуСО «Розсоха» і «Пункту обмивання автотранспортних засобів біля водоймища-охолоджувача ЧАЕС» у порівнянні з поточним забрудненням радіонуклідами повітря та ґрунту навколо вказаних об’єктів. За результатами виконаного аналізу зроблено висновок про мізерний вплив на довкілля чорнобильської зони відчуження порівняно з існуючим станом забруднення повітря та поверхні її території. Дані оцінки радіаційного впливу на довкілля ПуСО «Рудня-Вересня», ПуСО «Розсоха» і «Пункту обмивання автотранспортних засобів біля водоймища-охолоджувача ЧАЕС», що отримані за допомогою побудованої спрощеної математичної моделі, знаходяться в достатній кореляційній залежності з реальними даними, отриманими у квітні 2020 року (під час масштабної пожежі в чорнобильській зоні відчуження) в районах розташування пунктів автоматизованої системи контролю радіаційного стану та місцях роботи, тимчасового та постійного перебування персоналу й населення. Тому побудована спрощена математична модель також може бути використаною для оцінки радіаційного впливу на довкілля при реалізації аварійних ситуацій різного характеру на інших чисельних радіаційно небезпечних об’єктах ЧЗВ. Tабл.: 8. Іл.: 8. Бібліогр.: 7 назв.


       ЯКІСТЬ, НАДІЙНІСТЬ І СЕРТИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 

УДК 621.3.019:658.562

Для забезпечення високої експлуатаційної надійності електронної апаратури, проведення технічного обслуговування і ремонту, що продовжують терміни служби апаратури, пропонується система забезпечення, яка включає діагностичні та ремонтні засоби, комплекти запасних елементів, розглядається проєктування ЗІП з урахуванням забезпечення критеріїв надійності функціонування систем, тобто рівень достатності, склад і обсяг ЗІП, які повинні забезпечити функціонування систем із необхідними показниками надійності. Пропонується використання методик розрахунку запасних елементів на основі більш адекватних моделей надійності, яке приводить до більш точного прогнозування необхідного обсягу запасних елементів і, отже, до більш ефективного комплектування апаратури запасними елементами. Визначено, якими способами поповнення користуються залежно від призначення апаратури, системи її технічного обслуговування і ремонту, вимог до апаратури по надійності: періодичним, безперервним, періодичним поповненням з екстреними доставками і поповненням за рівнем. Для забезпечення високої експлуатаційної надійності електронної апаратури, проведення технічного обслуговування і ремонту, що продовжують терміни служби апаратури, пропонується система забезпечення, яка включає діагностичні та ремонтні засоби, комплекти запасних елементів та ін. Розглядається проєктування ЗІП з урахуванням забезпечення критеріїв надійності функціонування систем. Визначено завдання вимог до показників достатності ЗІП-О для виробів із невідновлювальними запасними елементами. Визначено завдання вимог до показників достатності ЗІП для виробів із відновлювальними запасними частинами. Наведено підхід до розрахунку та принципи обчислення показників достатності комплектів КЗІП. Табл.: 5. Бібліогр.: 4 назв.


 

 

 
      Останнє оновлення: 07.12.2021