научный журнал по кибернетике Известия Российской академии наук. Теория и системы управления ISSN: 0002-3388

БУЖИНСКИЙ И.П., УЛЬЯНЦЕВ В.И., ЧИВИЛИХИН Д.С., ШАЛЫТО А.А. — 2014 г.

Предлагается метод генерации управляющих автоматов по обучающим примерам, в котором в качестве алгоритма поисковой оптимизации используется муравьиный алгоритм. Эффективность метода оценивается на примере генерации автоматов управления моделью беспилотного самолета. При этом показано, что предлагаемый метод обеспечивает производительность и качество выше, чем у метода, основанного на генетических алгоритмах.

ГОЛУБЕВ Ю.Ф., ГРУШЕВСКИЙ А.В., КОРЯНОВ В.В., ТУЧИН А.Г. — 2014 г.

Рассмотрены малозатратные туры в системе Юпитера с использованием гравитационных маневров около ее крупных тел. Ограниченные динамические возможности их применения требуют множественных прохождений около них. Очевидна актуальность регулярного построения оптимальных сценариев последовательностей прохождения небесных тел и выработки условий их исполнения. Данная работа посвящена описанию техники построения таких цепочек. Даются примеры ее использования для проработки конкретных вариантов миссии “Лаплас-П”.

ГРУЗЛИКОВ А.М., КОЛЕСОВ Н.В., СКОРОДУМОВ Ю.М., ТОЛМАЧЕВА М.В. — 2014 г.

Предлагаются и исследуются два эвристических алгоритма назначения заданий на процессоры распределенной системы реального времени. При этом каждое из заданий описывается ориентированным графом достаточно общего вида. Основу первого алгоритма составляет принцип назначения на процессор смежных задач, а второго алгоритма – задач, обмены между которыми наиболее интенсивны. Исследуется эффективность этих алгоритмов в сопоставлении с оптимальным и с использованием случайной генерации примеров. Для каждого из алгоритмов установлена область эффективного применения, определяемая величиной отношения затрат “процессор/канал обмена”.

АКУЛЕНКО Л.Д., ВИН ТУН ТУН, КРЫЛОВ С.С., МАРКОВ Ю.Г., ФИЛИППОВА А.С. — 2014 г.

Исследуются вращательные движения космического аппарата с упругими и диссипативными элементами как целого относительно центра масс с учетом органов системы управления, выполненных в виде двухстепенных гиростабилизаторов, в режиме процесса ориентации. Рассмотрены колебательные процессы, связанные с ориентацией космического аппарата, когда члены, обусловленные упругими колебаниями конструкции, сопоставимы с гироскопическими членами. Изучается модельная задача переориентации космического аппарата. Показано, при каких предположениях упругие колебания не оказывают влияния на плоский разворот спутника и когда он невозможен. Найдены аналитические выражения, позволяющие оценить отклонения космического аппарата от программного движения (дрейф угловой скорости).

УГОЛЬНИЦКИЙ Г.А., УСОВ А.Б. — 2014 г.

Рассматриваются динамические модели коррупции в двух- и трехуровневых системах управления, их приложения к задачам оптимальной эксплуатации биоресурсов. Строятся “генетические” ряды моделей коррупции. Предложены алгоритмы построения равновесий. На модельных примерах иллюстрируются методы борьбы с коррупцией.

ЧЕНЦОВ А.А., ЧЕНЦОВ А.Г. — 2014 г.

Рассматривается задача о посещении мегаполисов, осложненная условиями предшествования и зависимостью функций стоимости (внешних перемещений и внутренних работ) от списка последующих заданий. Построена модификация метода динамического программирования и на ее основе – алгоритм, реализованный на персональном компьютере.

БОРИСЕНКО А.Б., КАРПУШКИН С.В. — 2014 г.

Предложена методика выполнения одного из этапов проектирования многоассортиментных химических производств – определения аппаратурного оформления технологических систем, предусматривающая формирование трехуровневой иерархической структуры задач: на верхнем уровне решается задача поиска параметров режима функционирования технологической системы, обеспечивающих требуемую производительность по продуктам; на среднем уровне – задачи выбора определяющих размеров и числа аппаратов, способов переработки партий продуктов для всех стадий системы; на нижнем уровне – задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов стадий. Декомпозиция задачи выбора оборудования технологической системы проектируемого производства на задачу поиска параметров режима функционирования системы и задачи выбора основного и вспомогательного оборудования каждой ее стадии позволяет заменить решение исходной задачи смешанного дискретно-нелинейного программирования решением одной задачи нелинейного программирования и задач дискретного программирования, количество которых соответствует числу стадий технологической системы, применить для решения задач известные методы оптимизации, существенно сократить затраты времени и повысить качество проектных решений. Определяются основные информационные связи между задачами разных уровней иерархии, приводятся общие постановки задач, алгоритм совместного решения задач верхнего и среднего уровней иерархии. В качестве примера задачи нижнего уровня иерархии рассматривается задача выбора и расчета механического перемешивающего устройства для вертикального емкостного аппарата.

АКУЛЕНКО Л.Д., ЛЕЩЕНКО Д.Д., РАЧИНСКАЯ А.Л. — 2014 г.

Исследована задача об оптимальном по быстродействию торможении вращений свободного твердого тела под действием малого управляющего момента с неравными близкими коэффициентами, такая задача может считаться квазиоптимальным управлением. Кроме того, на твердое тело действует малый тормозящий момент сил вязкого трения. Считается, что тело динамически несимметрично. Определены квазиоптимальный закон управления для торможения вращений твердого тела в форме синтеза, время быстродействия и фазовые траектории. Проведено исследование квазистационарных движений.

ШИРОКОВ Л.Е. — 2014 г.

Статья содержит решение задачи встречи пускаемой летательным аппаратом ракеты с маневрирующим излучающим объектом, максимизирующее дальность пуска (согласованные условия пуска). Определен информационный маневр летательного аппарата (вертикальный, горизонтальный, пространственный), максимально повышающий точность сопровождения излучающего объекта и выполняемый до момента начала выхода летательного аппарата на согласованные условия пуска. Разработан алгоритм формирования текущих заявок на управление летательным аппаратом по крену и перегрузкам для решения задачи встречи с каждым сопровождаемым объектом. Комплексное управление летательным аппаратом формируется путем выбора в текущий момент времени приоритетного объекта и выдачи в качестве заданных сигналов по крену и перегрузкам текущей заявки для этого объекта.

СОЛОВЬЕВ В.В. — 2014 г.

Рассмотрен комплексный метод минимизации конечных автоматов при их реализации на программируемых логических интегральных схемах, когда еще на этапе минимизации внутренних состояний учитываются такие критерии оптимизации, как стоимость реализации, потребляемая мощность и быстродействие. Предлагаемый метод позволяет также учитывать параметры элементной базы и используемый при синтезе метод кодирования внутренних состояний. Кроме того, метод позволяет минимизировать число переходов и входных переменных конечного автомата. Метод основан на последовательном склеивании двух внутренних состояний. Для этого на каждом шаге находится множество всех возможных пар состояний, допускающих склеивание, из которого для склеивания выбирается пара, которая в наибольшей степени удовлетворяет критериям оптимизации. Приводятся алгоритмы вычисления оценок критериев оптимизации, а также описываются особенности программной реализации метода.

ДМИТРИЕВ М.Г., МАКАРОВ Д.А. — 2014 г.

Рассматривается подход к построению стабилизирующей обратной связи для линейной нестационарной системы. Подход основывается на эвристическом выделении двух упрощенных подсистем меньшей размерности, для них строятся стабилизирующие регуляторы, которые затем объединяются в составной (композитный) регулятор. Работа обобщает ранее известные результаты, что может привести к значительному расширению области применимости композитного управления. Последнее иллюстрируется на ряде примеров.

ЕВДОКИМОВ С.Н., КЛИМАНОВ С.И., КОРЧАГИН А.Н., МИКРИН Е.А., СИХАРУЛИДЗЕ Ю.Г. — 2014 г.

Предложена концепция терминального алгоритма управления спуском при входе аппарата в атмосферу Земли с околопараболической скоростью. Рассматриваются траектории с одним и двумя погружениями спускаемого аппарата в атмосферу. Одновременно устраняется промах в продольном направлении и боковом за счет выбора величины угла крена и момента переворота по крену на очередном участке управления. Построенное управление обеспечивает заданное ограничение по перегрузке.

ТОПКА В.В. — 2014 г.

Для анализа и оценки неопределенности результатов инновационного проекта он рассматривается как сложная техническая система, в которой степень достижения заданных тактико-технических характеристик разработки моделируется кумулятивной вероятностью ее технического успеха. Показано, что указанная вероятность подчиняется закону Вейбулла. Эта вероятность безотказного исполнения работы проекта служит показателем надежности работы и позволяет получить оценку снизу гарантированной надежности всего проекта. Двухкритериальная задача (время, стоимость) представляется в виде минимизации по последовательно применяемым критериям, реализуя лексикографический метод упорядочивания решения задач векторной оптимизации. Для однокритериальных выпуклых задач, исходные данные которых известны неточно, применяется регуляризованный метод их решения. Разработанная модель и метод решения двухкритериальной задачи используются для создания интегрированной системы планирования инновационных проектов.

ДАВИДСОН М.Р., СЕЛЕЗНЕВ А.В. — 2014 г.

Построена математическая модель расчета ценовых индикаторов в задаче выбора состава включенного генерирующего оборудования при оптимизации работы единой энергосистемы России путем управления режимами загрузки генерирующего оборудования на базе ценовых заявок генерирующих компаний. Предполагается, что в данной задаче оптимизация проводится по критерию наименьшей стоимости с учетом необходимых резервов мощности, сетевых ограничений и условий потокораспределения в электроэнергетической системе. Введено понятие ценообразующей единицы генерирующего оборудования в задаче выбора состава оборудования и изучены его свойства. Приведены результаты модельных расчетов.

ВИЗИЛЬТЕР Ю.В., ЖЕЛТОВ С.Ю. — 2014 г.

Рассмотрена задача определения процедуры морфологического сравнения мозаичных форм, согласованной с морфологическим анализом Пытьева в части сравнения изображений с формами. Исследованы четыре различных способа построения такой процедуры сравнения форм на основе: поиска критических точек морфологического коэффициента корреляции; анализа свойств суперпозиции соответствующих им проекторов; оценки раствора угла между многообразиями; метрики Хаусдорфа между соответствующими многообразиями на единичной гиперсфере. Для всех подходов независимо получены меры сходства или различия мозаичных форм. При этом меры сходства, основанные на использовании первых двух подходов (коэффициенты морфологической корреляции форм), совпали, а два других подхода привели к формированию мер отличия форм, связанных с коэффициентом морфологической корреляции форм взаимно-однозначными зависимостями.

СЕЛИН П.С., ЦУРКОВ В.И. — 2014 г.

Исследуются классы сетей с фиксированными степенями узлов и с непревосходящими заданного параметра весами (пропускными способностями) дуг и петель. Приведены характеристические функции, зависящие от координат вектора и параметра, неотрицательность которых есть критерий существования сети, степени ее узлов равны координатам вектора, а веса дуг не превосходят параметра. Множества узлов сетей указанных классов разбиваются на два подмножества. Переменными являются суммы весов дуг на каждом подмножестве и сумма весов дуг, инцидентных узлам двух подмножеств. Получены формулы, задающие оценки снизу и сверху для указанных переменных. Результаты имеют приложение для вычисления потоков в сетях, так как разбиение узлов определяет разрез сети.

АПОЛОНСКИЙ В.В., ТАРАРЫКИН С.В. — 2014 г.

Решается задача упрощения структуры (редуцирования) регуляторов за счет исключения обратных связей по отдельным координатам состояния управляемого объекта при обеспечении требуемых показателей качества и робастных свойств синтезируемых систем автоматического управления. Определяются условия и разрабатываются методы редуцирования регуляторов состояния путем формирования определенного распределения полюсов синтезируемых систем с учетом особенностей динамики объектов управления. Приводятся примеры эффективного управления объектами различной степени сложности на основе построения редуцированных регуляторов с числом обратных связей, на единицу меньшим размерности объекта.

АФОНИН С.М. — 2014 г.

Получена структурно-параметрическая модель многослойного электромагнитоупругого актюатора нано- и микроперемещений на основе решения матричных уравнений, из которой определены его передаточные функции. Рассчитаны статические и динамические характеристики такого актюатора. Построены многомерные структурно-параметрическая модель и параметрическая структурная схема рассматриваемого актюатора. Определено влияние его геометрических и физических параметров, а также внешней нагрузки на статические и динамические характеристики актюатора.

БОГДАНОВА В.Г., БЫЧКОВ И.В., КОРСУКОВ А.С., ОПАРИН Г.А., ФЕОКТИСТОВ А.Г. — 2014 г.

Как правило, распределенные вычислительные среды обладают рядом свойств, существенно усложняющих унификацию процессов управления вычислениями, таких, как их планирование и распределение ресурсов. К свойствам такого рода, например, относятся: организационно-функциональная разнородность, динамичность и неполнота описания интегрируемых ресурсов; разнообразие спектра задач, решаемых с помощью этих ресурсов; наличие различных категорий пользователей, преследующих свои цели и задачи эксплуатации вычислительной системы. Анализ мировых тенденций в этой области исследований позволяет утверждать, что решение этих проблем непосредственно связано с интеллектуализацией промежуточного программного обеспечения распределенных вычислительных сред с децентрализованным управлением. В статье представлен мультиагентный подход к управлению распределенными вычислениями в кластерной Grid-системе – виртуальной программно-аппаратной инфраструктуре, узлами которой являются вычислительные кластеры. Рассмотрены характеристики такой системы. Приведена архитектура и принципы функционирования мультиагентной системы. Выделен ряд важных технологических особенностей предлагаемого подхода. Мультиагентная система разрабатывается с помощью инструментария JADE (Java Agent DEvelopment framework). Приведены результаты имитационного моделирования процессов функционирования разрабатываемой системы агентов.

ФУРУГЯН М.Г. — 2014 г.

Рассматривается задача составления расписания минимальной длины без прерываний и переключений для многопроцессорной системы, в которой длительность выполнения работы зависит от назначенного ей процессора. Для решения этой задачи разработан метод ветвей и границ, основу которого составляют эффективные алгоритмы вычисления нижних и верхних оценок минимальной длины расписания. Для частного случая, когда процессоры идентичны, их число фиксировано и задан директивный срок, предлагается псевдополиномиальный алгоритм построения допустимого расписания. Определяется необходимое число процессоров для эффективного распараллеливания алгоритма.