Все выпуски

Рассматривается управляемая механическая система с сухим трением и позиционным импульсным или позиционным разрывным управлением. Она может быть представлена в виде уравнений Лагранжа второго рода:

A(t,q)d²q/dt²=g(t,q,dq/dt)+Q^A(t,q,dq/dt)+Q^T(t,q,dq/dt)+u, t∈I=[t₀,t₀+T]. (1)

Целью управления является  движение системы по  множеству S={(t,q,dq/dt)∈I×Rⁿ×Rⁿ: σ(t,q,dq/dt)=0} (задача стабилизации) или в окрестности этого множества (задача сближения). Первая задача решается с использованием  позиционного управления релейного типа с ограниченными ресурсами, для которых режим декомпозиции является устойчивым скользящим режимом системы (1). При недостаточности ресурсов обычного разрывного управления движение системы в окрестности  множества S происходит при помощи высокочастотных импульсных воздействий на нее в дискретные моменты времени в импульсно-скользящем режиме, равномерный предел которого (идеальный импульсно-скользящий режим) совпадает с режимом декомпозиции. Отличительной особенностью поставленных задач является наличие в системе (1) сил сухого трения, которые, вообще говоря, могут рассматриваться как некоторые неуправляемые разрывные или многозначные возмущения.

Основные понятия даны во введении статьи. В первом разделе показана связь между идеальными импульсно-скользящими режимами включения

A(t,x)ẋ∈F(t,x)+u,

где u - позиционное импульсное управление, и скользящими режимами системы

A(t,x)ẋ∈F(t,x)+B(t,x)ũ(t,x)

с позиционным разрывным управлением. Второй раздел посвящен системам вида (1). В третьем разделе рассматривается важное для приложений целевое множество S системы (1), которое определяется векторной функцией σ(t,q,dq/dt)=dq/dt-φ(t,q). Для последнего случая использованы  более простые и содержательные условия, гарантирующие существование скользящих режимов для системы с позиционным разрывным управлением. В заключении рассмотрен пример.

We consider a controlled mechanical system with dry friction and positional pulse or positional discontinuous control. It can be presented in a form of Lagrange equations of the second kind

A(t,q)d²q/dt²=g(t,q,dq/dt)+Q^A(t,q,dq/dt)+Q^T(t,q,dq/dt)+u, t∈I=[t₀,t₀+T]. (1)

The goal of the control is the motion of the system (1) in set S={(t,q,dq/dt)∈I×Rⁿ×Rⁿ: σ(t,q,dq/dt)=0} (problem of stabilization) or in the neighborhood of set S (approach problem). The first problem is solved with discontinuous positional control of relay type with limited resources, for which a decomposition mode is a stable sliding mode of system (1). In case of insufficiency of resources of discontinuous control the motion of the controlled system in the neighborhood of set S can be implemented under high-frequency impacts on the system in discrete time moments in the pulse-sliding mode, the uniform limit of which (an ideal pulse-sliding mode) is equal to the decomposition mode. The distinctive feature of the assigned problems is dry friction in the system (1), and said dry fiction, generally speaking, can be considered as uncontrollable discontinuous or multivalued perturbations. 

Main definitions are given in the introduction of the article. In the first section the connection between ideal pulse-sliding modes of inclusion

A(t,x)ẋ∈F(t,x)+u,

where u is a positional pulse control, and sliding modes of system

A(t,x)ẋ∈F(t,x)+B(t,x)ũ(t,x)

with a positional discontinuous control is considered. The second section is devoted to systems of type (1). In the third section we consider set S, which is important in relation to applications and is defined by the vector function σ(t,q,dq/dt)=dq/dt-φ(t,q). For the last case more simple and informative conditions of the existence of sliding modes for a system with discontinuous controls were used. An example was considered in conclusion.

Зрительные образы весьма вариативны. Например, рукописные буквы, объекты аэрокосмических наблюдений. Высокое разнообразие и большой объем неструктурированной информации приводят к необходимости сложных и ресурсоемких вычислений. В подходах к анализу изображений, опирающихся на онтологию предметной области, к сожалению, не оговаривается какой-либо способ автоматического подбора критериев (признаков) и правил принятия решений, а недостаточная структурированность прецедентов при большой вариативности изображений объектов приводит к быстрому росту базы прецедентов, что существенно снижает производительность системы поддержки принятия решений. В статье предлагается подход к структурному анализу изображений, заключающийся в последовательном уточнении признаков объектов и ослаблении правил интерпретации в ходе итерационного поиска фактов с использованием онтологии изображений, представленных в виде атрибутивных графов отношений между элементами объектов. Алгоритм рассуждений на графической информации состоит в последовательности задачных (функциональных) действий, необходимых для обработки и анализа изображения в соответствии с поставленной задачей, действий системы по подготовке условий для их выполнения, а также по организации и управлению процессом рассуждений.

Visual patterns, for example, handwritten letters or objects of aerospace observations, are highly variable. The high variety and large volume of unstructured information lead to the need for complex and resource-intensive calculations. Unfortunately, image analysis approaches based on the domain ontology do not specify any method for automatic selection of criteria (features) and decision-making rules. Insufficient structuredness of cases and a large variability of object images lead to a rapid growth of the case base, which significantly reduces the performance of the decision support system. The article proposes an approach to the structural analysis of images, which consists in sequential refinement of objects' features and weakening of interpretation rules during an iterative search of facts using the ontology of images represented as attributed graphs of relationships between elements of objects. The algorithm of reasoning on graphic information consists in the sequence of task (functional) actions necessary for processing and analyzing the image in accordance with the task, the actions of the system to prepare conditions for their implementation, as well as to organize and manage the reasoning process.

Рассматриваются задача классификации текстурных изображений и проблема уменьшения пространства признаков. Предлагается редукция задачи многоальтернативной классификации до бинарной одномерной задачи, в которой допустимо использовать байесовский подход c одномерными оценками распределений. Вводится гипотеза о бета-распределении значений признаков для одного класса. Параметры распределения оцениваются методом моментов. Для оценки четырех параметров требуются аналитические выражения и статистические оценки первых четырех моментов этого распределения. После оценки параметров осуществляется проверка гипотезы о распределении по критерию Пирсона. Экспериментально установлено, что модель бета-распределения в большинстве случаев применима к оценке распределений значений признаков. Сделан вывод о необходимости такой проверки для каждой обучающей выборки. В работе также предлагается по результатам оценки степени пересечений оцененных распределений классов оценивать эффективность признака. Рассматривается взаимная корреляция выбранных признаков. Вводится способ оценки информативности признаков, основанный на минимуме средней вероятности ошибки для одного признака и взаимной некоррелированности для системы признаков. На основе алгоритма оценки информативности строится система признаков для каждой пары классов. Формулируется алгоритм классификации, который использует полученные системы признаков и принимает решение на основе оценки плотности моделью бета-распределения на этапе бинарной задачи. Кроме того, cформулированный алгоритм объединяет результаты частных бинарных решений и принимает окончательное решение в задаче классификации.

The problems of texture images classification and feature space reduction are considered. The multialternative classification is reduced to a binary one-dimensional problem, for which it is possible to use Bayesian approach with one-dimensional estimates of distribution. Hypothesis of beta-distribution for one separate class is introduced. Distribution parameters are estimated by method of moments. To estimate four parameters, analytic expressions and statistic estimations of first four moments of this distribution are needed. After that the hypothesis of distribution is verified by Pearson's criterion. It is established experimentally that beta-distribution model is generally applicable to estimate feature values distribution. It is concluded that such checks are needed for every learn sample. Feature effectiveness is estimates by analysis of degree of estimated distributions intersection. The cross-correlation of selected features is considered. A method for estimating the informative value of feature is introduced. It is based on the minimum average error probability for one feature and on mutual uncorrelatedness for a system of features. For each pair of classes we build feature system using the algorithm for estimation of informative value. The classifier, which uses feature systems and makes decision on the basis of density estimation by beta-distribution model on the stage of the binary problem, is built. This classifier also aggregates the final decision from the results of binary problems decisions.

В статье рассматриваются вопросы моделирования твердотельного волнового гироскопа. Приводятся общие сведения о работе данного прибора. Описываются параметры, которые определяют класс точности прибора. Рассматриваются причины ухудшения точности прибора. Описываются особенности применения разных математических моделей твердотельного волнового гироскопа. В статье предлагается рассматривать модель в виде парциального осциллятора. Исходная модель содержит «быстроменяющиеся» компоненты. Работа твердотельного волнового гироскопа основана на измерении соотношения амплитуд колебаний различных секторов резонатора. Для имитационного моделирования систем удобнее исключить из исходной модели высокочастотные изменения и оставить зависимость между медленноменяющимися амплитудами. Для приведения модели к более удобному виду обосновывается возможность применения теоремы Боголюбова. Проводятся общие выкладки для полученной модели в «медленных» переменных. Описываются важные аспекты применения модели и ее ограничения. Полученная модель подходит для целей имитационного моделирования гироскопических систем.

The paper refers to the issues of designing a hemispherical resonator gyroscope. General information on the operation of this kind of device is given. Parameters that determine the accuracy class of the device are described. Causes of degradation of the device accuracy are examined. The features of application of different mathematical models of hemispherical resonator gyroscope are described. The author proposes to examine a model as a partial oscillator. An initial model contains “fast-changing” components. Operation of hemispherical resonator gyroscope is based on measuring the correlation between amplitudes of vibrations in different sectors of resonator. For the simulation modeling of systems it is more convenient to exclude high-frequency changes from the initial model, and to leave dependence between slowly changing amplitudes. In order to bring a model to a more suitable form, it is possible to apply the theorem of Bogolyubov. General calculations for constructing a model in “slow” variables are established. Important aspects of its application and restrictions are described. Obtained model is appropriate for simulation modeling of gyro systems.

В работе обсуждаются методы совместного использования информации, полученной методами дистанционного зондирования морской поверхности из космоса и численных решений. На основе разработанных алгоритмов обобщаются результаты численного моделирования и данных спутниковых наблюдений о состоянии вод акватории Азовского моря за период 2013-2014 гг. Трехмерное гидродинамическое моделирование динамики вод и эволюции загрязнений в Азовском море выполнено с использованием модели POM (Princeton Ocean Model) при задании реального атмосферного воздействия SKIRON. Совместный анализ численных решений и данных космического мониторинга Aqua (MODIS) позволяет исследовать особенности пространственно-временной динамики загрязнений. Новые модельные алгоритмы применены для анализа согласованности результатов численных решений, данных спутниковых наблюдений и их сочетания. На основании использования динамико-стохастического метода усвоения спутниковой информации дана оценка качества модельного прогноза в зависимости от интервалов между усвоением спутниковых данных.

Methods of sharing information obtained by methods of remote sensing of the sea surface from space and numerical solutions are discussed in this paper. The results of numerical modeling and data of satellite observations on the state of the waters of the Sea of Azov for the period 2013-2014 are summarized on the basis of developed algorithms. Three-dimensional hydrodynamic modeling of water dynamics and evolution of contaminants in the Sea of Azov is performed using the model of POM (Princeton Ocean Model) with a real atmospheric forcing SKIRON. The joint analysis of numerical solutions and data of space monitoring Aqua (MODIS) allows to study the features of the spatial and temporal distribution of pollution in the Sea of Azov. New model algorithms are used to analyze the consistency of the results of numerical solutions, satellite observation data and their combination. The dynamic-stochastic method of assimilating satellite information is used, which makes it possible to obtain an estimate of the quality of the model prediction depending on the intervals between the assimilation of satellite data.

Приводятся основные положения методики построения профиля открытой системы. В качестве открытой системы рассмотрена автоматизированная система моделирования компьютерного эксперимента (АС МКЭ). АС МКЭ предназначена для создания средств удобной разработки приложений. Каждое приложение  это отдельный открытый виртуальный комплекс, располагающий разнородными вычислительными, организационными и информационными ресурсами. Поэтому выбор методики построения профиля АС МКЭ является определяющим для обеспечения корректной работы системы. С целью выбора методики построения профиля приведены результаты анализа известных моделей сред открытых систем. Проведенный анализ позволил принять базовые соглашения для построения профиля АС МКЭ. В соответствии с принятыми соглашениями рассмотрены основные требования к поддержке процессов жизненного цикла профиля: определение требований, проектирование, практическая реализация, сопровождение. В результате построен физический проект профиля АС МКЭ. Указаны особенности методик построения эксплуатационного проекта профиля АС МКЭ.

The article gives key provisions of open system profile construction methods. The automated computer experiment simulation system (ACESS) is viewed as an open system. ACESS is designed to create convenient means of application development. Each application is a separate open virtual complex with heterogeneous computing, organizational, and information resources. Therefore, the choice of ACESS profile construction methods is crucial to ensure correct system operation. In order to select the profile construction methods the author presents results of the analysis of known models of open systems environments. This analysis has led to a basic agreement on ACESS profile construction. In accordance with the agreements, the basic requirements to support profile life cycle such as requirement definition, design, implementation, support are considered. As a result, the ACESS profile physical project has been built. The article specifies features of construction methods of the ACESS profile operational project.

В данной работе формулируются основные задачи, решаемые инструментальной программной системой «Виртуальная лаборатория» для конечно-элементного анализа и параллельныхвы числений, и ее место в научно-исследовательской и учебной работе научного коллектива. Система организует эффективное взаимодействие разработчиков, заказчиков, обучение пользователей и студентов и обеспечивает их основными научными сервисами для конечно-элементного моделирования на многопроцессорных вычислительных системах с широким применением web-технологий.

In this paper, the features of the information-computing software system «Virtual laboratory for finite element simulation and parallel computing» are defined. We discuss how it can be used in research, development and education. This system supports collaboration between researchers and research customers, higher education and industrial training. Using Internet technologies, the Virtual laboratory provides scientific services for finite element simulation on multiprocessor platforms.