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

ВАСИЛЬЕВ А.Е., ГИГАНОВА В.И. — 2014 г.

Рассматривается предлагаемый авторами подход к описанию нечетких систем обработки информации на основе сетей элементарных вычислителей нечетких логических функций, применение которого позволяет повысить качество и снизить трудоемкость анализа и синтеза встраиваемых систем управления с нечеткими подсистемами принятия решений. Рассматриваются вопросы моделирования нечетких сетевых структур, приводятся примеры практического использования.

ВЕРКЕЕНКО М.С. — 2014 г.

Представлен метод выделения уголковых точек на цифровых снимках, который отличается высокой стабильностью и эффективностью по отношению ко многими разработанным ранее методам детектирования уголков. Стабильность выделения уголков особенно важна в задачах машинного зрения, связанных с координатной привязкой снимков одного и того же объекта, реконструкцией цифровых моделей поверхностей по набору снимков и отслеживанием объектов. Подавляющее число алгоритмов одинаково хорошо выделяют как истинные уголки, так и лишние точки, не соответствующие реальным углам объектов. Представленный алгоритм лишен этого недостатка, а также может быть использован для покадровой обработки видео в реальном времени, например в системах навигации мобильных роботов и беспилотных летательных аппаратов. Кроме того, предложенный алгоритм может быть адаптирован к любому набору данных, так как в его основе лежит метод машинного обучения. Преимущества разработанного метода демонстрируются на примере выделения уголков на снимках типового ангара и кадрах с участием международной космической станции.

ЛЕВАШОВА Т.В., СМИРНОВ А.В. — 2014 г.

Предложена методология разработки контекстно-управляемых систем поддержки принятия решений на основе типовых моделей интеграции знаний. Эти модели описывают функциональность системы на различных стадиях ее использования. Модели применяются для спецификации требований к информации и знаниям со стороны контекстно-управляемой системы. Сопоставление указанных требований с требованиями пользователя к функциональности системы и его ограничениями позволяет получить достижимую для данного пользователя функциональность.

КУТЕПОВ В.П., ШАМАЛЬ П.Н. — 2014 г.

Дается описание функционального языка программирования, поддерживающего неявное распараллеливание программ. Язык основан на четырех операциях композиции, три из которых позволяют выполнить распараллеливание вычислений. Рассмотрено схемное представление функциональных программ, позволяющее применить динамический алгоритм распараллеливания. Реализованные алгоритмы позволяют динамически распределять нагрузку между процессорами и контролировать зернистость распараллеливания. Приведены экспериментальные данные эффективности реализованной системы на примерах типовых задач.

ЖИРАБОК А.Н., СУВОРОВ А.Ю., ШУМСКИЙ А.Е. — 2014 г.

Рассматривается задача построения робастных по отношению к неконтролируемым возмущающим воздействиям средств диагностирования для нелинейных стационарных дискретных систем с одним запаздыванием. В основу решения положен логико-динамический подход, позволяющий решить задачу диагностирования нелинейных систем линейными методами без ухудшения качества решения. Робастность процедуры диагностирования достигается за счет совместного использования оптимизационного подхода и усреднения сигнала невязки по времени. Изложенное проиллюстрировано примером.

ДОРОФЕЕВ Ю.И., ЛЮБЧИК Л.М., НИКУЛЬЧЕНКО А.А. — 2014 г.

Рассматривается задача синтеза робастной стратегии управления запасами в сетях поставок в условиях неопределенного ограниченного спроса и неопределенности интервалов задержки пополнения запасов, а также наличия асимметричных ограничений на состояния и управления. Управление строится на основе метода инвариантных эллипсоидов в виде линейной нестационарной обратной связи по отклонению текущего уровня запасов от выбранного страхового уровня. Условия разрешимости задачи синтеза сформулированы в виде системы линейных матричных неравенств и сводятся к решению задач полуопределенного программирования и одномерной выпуклой оптимизации. Полученная стратегия управления обеспечивает подавление влияния интервально ограниченного внешнего спроса и робастную стабилизацию замкнутой системы. В качестве примера рассмотрено управление сетью поставок из трех узлов.

ФУРТАТ И.Б. — 2014 г.

Решена задача робастного управления динамическими сетями с неминимально-фазовыми подсистемами, у которых доступны измерению только скалярные входы и выходы. Получены условия на значения параметров модели сети и системы управления, при выполнении которых алгоритм управления, созданный для минимально-фазовых сетевых систем, будет работоспособен для неминимально-фазовых сетевых систем. Рассмотрено управление динамической сетью при наличии и отсутствии в ней ведущей подсистемы. Приведены примеры моделирования, иллюстрирующие результаты работы.

ЦЫКУНОВ А.М. — 2014 г.

Рассмотрена задача робастного управления объектом, когда вектор состояния измеряется с помехами, а на объект действуют параметрические и внешнее ограниченное возмущения. Выделен класс объектов, для которых возможна компенсация помех и возмущений на регулируемую переменную с требуемой точностью. Приводится числовой пример и результаты моделирования спроектированной следящей системы.

ГАНЬКИН К.А., ГНЕУШЕВ А.Н., МАТВЕЕВ И.А. — 2014 г.

Представлена система методов для обнаружения и сегментации радужки на изображении глаза. Входными данными являются изображения, используемые в современных системах распознавания, на выходе получаются координаты внешней и внутренней границ области радужки и битовая маска, определяющая пикселы области радужки или решение, что радужка приемлемого качества на изображении отсутствует. Работа системы начинается с приближенного определения положения центра глаза, затем следует приближенное определение внешней и внутренней границ радужки. Если одна из этих границ не найдена, производится дополнительная попытка поиска с помощью альтернативного алгоритма. Окончательные точные границы радужки определяются на последних шагах специально разработанными методами. Работа системы проверена на открытых базах изображений радужки, а также в международном тесте IREX NIST.

ВЕСЕЛОВ Г.Е., ПОПОВ А.Н., РАДИОНОВ И.А. — 2014 г.

Рассматривается актуальная проблема синтеза системы управления асинхронным тяговым электроприводом локомотивов с учетом процессов в контакте “колесо–рельс”. В исследуемой системе имеет место процесс проскальзывания колес относительно рельсового полотна, при этом чрезмерное значение скольжения негативно сказывается на тяговых свойствах локомотива, а также увеличивает износ колесной пары и поверхности рельса. Современные методы решения указанной проблемы основаны на принудительном увеличении коэффициента сцепления в контакте “колесо–рельс” и отслеживания ускорения угловой скорости вращений колесной пары при оценке развитии процесса боксования. Изложен новый подход к синтезу регуляторов тяги локомотивов, основанный на методах синергетической теории управления. Предлагаемый регулятор тяги обеспечивает заданную скорость скольжения колесной пары относительно полотна рельса, тем самым реализуя режим максимальной тяги, а также обладает свойством энергоэффективности, осуществляя минимизацию потерь энергии в силовой части электропривода.

ЗУБОВ Н.Е., МИСРИХАНОВ М.Ш., РЯБЧЕНКО В.Н. — 2014 г.

Для линейной стационарной многомерной математической модели движения космического аппарата разработан метод, обеспечивающий синтез высокоточной обратной связи для системы управления космическим аппаратом. В основу метода положена установленная в работе взаимосвязь модального, оптимизационного и ковариационного подходов к синтезу обратной связи в целях обеспечения заданных требований к качеству управления космическим аппаратом. Приведен пример применения предложенного подхода к решению задачи орбитальной стабилизации космического аппарата и результаты моделирования.

БОРТАКОВСКИЙ А.С., КОНОВАЛОВА А.А. — 2014 г.

Рассматривается дискретная система, моделирующая работу динамического автомата с памятью. В отличие от классической модели системы с дискретным временем, изменения состояний (переключения) которой происходят в заранее заданные моменты времени, изменения состояний системы автоматного типа могут быть в произвольные моменты времени. Более того, допускаются мгновенные многократные переключения. Выбор множества моментов времени, когда “срабатывает” автомат, а также числа переключений в каждый из этих моментов считается ресурсом управления и подлежит оптимизации. Доказаны достаточные условия оптимальности таких систем. Выведены уравнения для оптимального позиционного управления и функции цены (функции Беллмана). Разработан метод синтеза оптимального управления, который заключается в построении функции цены как нижней огибающей семейства вспомогательных функций (образующих). Применение этого метода демонстрируется на примерах.

ВДОВИН П.М., ЗОТОВ И.А., КОСТЕНКО В.А., ПЛАКУНОВ А.В., СМЕЛЯНСКИЙ Р.Л. — 2014 г.

Выбраны абстракции для описания ресурсных запросов и физических ресурсов центров обработки данных. Разработана математическая модель центра обработки данных, которая позволяет описывать широкий класс их архитектур. В рамках этой модели сформулирована математическая постановка задачи распределения ресурсов, которая допускает миграцию виртуальных машин и репликацию элементов хранения данных. Приведены результаты сравнения алгоритмов распределения ресурсов для центров обработки данных с единым планировщиком для всех типов ресурсов и для центров обработки данных с раздельными планировщиками для каждого типа ресурсов, а также результаты сравнения разработанных алгоритмов с аналогичными алгоритмами из платформы OpenStack.

ЗУБОВ Н.Е., МИКРИН Е.А., МИСРИХАНОВ М.Ш., ОЛЕЙНИК А.С., РЯБЧЕНКО В.Н. — 2014 г.

Для линейной стационарной динамической системы с релейно-импульсными исполнительными органами, положение которых в смысле действия “включено–выключено” с той или иной полярностью задается значением моментов времени переключения, разработан алгоритм, позволяющий применять методы модального управления к решению задачи поиска терминального управления. С использованием предложенного алгоритма решена задача терминального управления сближением космических аппаратов с двигателями постоянной тяги, имеющими декартовую схему расположения.

ГАЛЯЕВ А.А., МАСЛОВ Е.П. — 2014 г.

Решается задача об уклонении на плоскости подвижного объекта от обнаружения системой из двух разнородных неподвижных наблюдателей. Для случая степенной зависимости уровня излучаемого сигнала от скорости движения уклоняющегося объекта найден в явном виде оптимальный закон уклонения. Построены траектории обхода системы наблюдателей и прорыва через систему.

РОДЗИН С.И. — 2014 г.

Целью ресурсосберегающего диспетчирования является нахождение оптимального сочетания мощности генерируемых энергоресурсов, при котором минимизируются общие затраты с учетом существующих ограничений. Предлагается метаэвристический потоковый алгоритм роевого типа. Представлены результаты сравнительного анализа эффективности алгоритма на тестовых задачах (бенчмарках). Сравнение проводилось с алгоритмом роя частиц, генетическим и биогеографическим алгоритмами на примерах системы из 6 и 20 энергоблоков. Потоковый алгоритм сходится к оптимальному решению с меньшими вычислительными затратами.

ПАВЛОВСКАЯ А.Т., ХАРТОВСКИЙ В.Е. — 2014 г.

Для решения задачи модальной управляемости линейными автономными системами нейтрального типа предложен новый класс линейных дифференциально-разностных регуляторов с обратной связью динамической структуры, принцип построения которых основан на использовании эффекта последействия в управляющем воздействии. Область применения таких регуляторов включает в себя системы, не обладающие свойством модальной управляемости в традиционных классах регуляторов с обратной связью, имеющих постоянную структуру.

ГУСЕЙНОВ И.А., КУРБАНОВ З.Г., МЕЛИКОВ Э.А., ЭФЕНДИЕВ А.И., ЭФЕНДИЕВ И.Р. — 2014 г.

На основе всестороннего анализа особенностей одного класса нестационарных многостадийных процессов в нефтехимической промышленности разработана математическая модель технологического процесса очистки нефтяных фракций от органических кислот, поведение которых на каждой стадии описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений. Кроме того, рассматривается математическая постановка и решение задачи оптимального управления данным процессом. Для решения многостадийной задачи на основе принципа максимума Понтрягина получено необходимое условие оптимальности и разработан алгоритм его численного применения. Рассматривается построение системы оптимального управления, созданной на базе разработанных моделей и алгоритма оптимизации, определяющих оптимальные стратегии управления расходами щелочи и минимизации энергетических затрат, расходуемых на получение нефтяных фракций, полностью очищенных от нафтеновых кислот.

ЗУБОВ Н.Е., ЗЫБИН Е.Ю., МИКРИН Е.А., МИСРИХАНОВ М.Ш., ПРОЛЕТАРСКИЙ А.В., РЯБЧЕНКО В.Н. — 2014 г.

Разработан эффективный подход к управлению по выходу спектром многомерных динамических систем, заданных в пространстве состояний. Подход одинаков для непрерывного и дискретного случаев описания математической модели системы, не имеет ограничений по алгебраической и геометрической кратности элементов спектра, позволяет получать аналитические решения и параметризацию (построение) множества регуляторов.

ОСИПОВ Г.С., ПАНОВ А.И., ЧУДОВА Н.В. — 2014 г.

Рассматриваются функции, которые в психологии принято относить к функциям сознания. К числу таких функций относятся рефлексия, осознание мотива деятельности, целеполагание, синтез целенаправленного поведения и некоторые иные. Описание опирается на понятие знака, достаточно широко используемое в психологии, в частности, в культурно-исторической теории Л.С. Выготского, где знак понимается неформальным образом. В настоящей работе уточняется понятие знака, рассматриваются механизмы формирования знаков и некоторые процедуры самоорганизации на множестве знаков. Благодаря работе механизмов самоорганизации возникает новый способ представления картины мира субъекта деятельности. Вводится понятие семиотической сети, которое используется для исследования картин мира субъектов. Строятся модели некоторых из указанных выше функций. Вторая часть статьи посвящена функциям самосознания и применению построенных моделей для задачи синтеза плана и построения новых архитектур интеллектуальных агентов, обладающих, в частности, способностями к распределению ролей в коалициях.