Научный архив: статьи

В данной работе процесс конструирования шаблонов антропоморфного управления движением судна представлен решениями последовательности задач моделирования в пространстве состояний эргатической системы «судоводитель - судно» на примере судна типа Волго-Дон. В исходной математической модели управляемого объекта учтены параметрические интервальные неопределенности, влияющие на однозначность решения задачи оптимального управления в классической постановке. Факторами априорной неопределенности являются осадка судна и глубина судового хода. Численные решения задачи оптимального по быстродействию управления перемещением судна получены для концов интервалов значений параметров математической модели. Полученные решения использованы при конструировании шаблонов для описания и учета неопределенности распределения ресурсов управления по методологии планирования взаимодействия в эргатической системе. Шаблоны антропоморфного управления в системе «судоводитель - судно» представлены последовательностями номеров элементов множества нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений, построенных в пятимерном пространстве состояний по преобразованной математической модели судна. Каждая нормальная система обыкновенных дифференциальных уравнений отображает в математической форме неполное, из-за существования неопределенностей, представление о действии виртуальных органов управления и соответствующем элементарном движении судна. Предложены процедуры построения различных вариантов распределения ресурсов антропоморфного управления и его соответствующих шаблонов, составленных по экспертным оценкам, на основе множества решений задачи оптимального управления. На конкретных примерах проиллюстрировано конструктивное свойство шаблонов антропоморфного управления: новые шаблоны могут быть построены с помощью стыковки в определенной последовательности типовых аналогов, а типовые шаблоны определены с применением сведений о выполненных движениях органов управления судном с учетом опыта судовождения. Тем самым показана возможность использования таких апостериорных сведений для управления эргатической системой «судоводитель - судно» рациональными способами, в том числе такими, которые не могут быть получены с помощью решения математических задач оптимального управления. Библиотека шаблонов антропоморфного управления представлена как составная часть базы знаний при использовании технологии экспертных систем в построении управляющего автомата с искусственным интеллектом.

В статье представлены результаты исследования, целью которого выступала апробация методического подхода к отбору факторов для моделирования динамики численности населения на основе их ранжирования по степени «статистической приоритетности» в экономике. Основная гипотеза заключалась в том, что если ранг одного из факторов превосходит ранг другого, то учет первого фактора при моделировании результативного признака должен быть первоочередным. Ранжирование факторов предварял анализ демографической динамики дальневосточных субъектов. Показано, что в последнее десятилетие, несмотря на проводимую в отношении макрорегиона политику, реализацию мероприятий, направленных на достижение воспроизводства населения и сокращение миграционного оттока, результативность демографических процессов оставалась стабильно отрицательной. Исключением являлась только Республика Саха (Якутия) с восходящей динамикой численности населения. В зависимости от результативности общего движения населения все субъекты Дальнего Востока были разбиты на четыре группы, ранжирование факторов динамики населения осуществлялось для каждой из выделенных групп. Для периода 2016-2022 гг. количественно идентифицированы пространственная неоднородность и динамика иерархии факторов численности населения Дальнего Востока, их отличия на разных уровнях декомпозиции объекта исследования. Полученные результаты показали, что ранжирование факторов может выступать критерием для отбора последних в линейную аддитивную регрессионную модель соответствующего показателя.

Темой исследования является оценка и прогнозирование динамики заносимости судоходных каналов - важная составляющая обеспечения круглогодичной навигации крупнотоннажных судов в акватории Северного морского пути, поскольку арктические моря и соединяющие их проливы, особенно в восточном секторе, мелководны, что требует выполнения дноуглубительных работ для поддержания гарантированных безопасных глубин.

Статья посвящена описанию разработанного метода оценки и прогнозирования динамики заносимости судоходных каналов в акватории Северного морского пути.

Рассмотрены основные особенности условий выполнения дноуглубительных работ в арктических морях, к которым относятся наличие льда в течение 8-9 месяцев в году, когда проведение дноуглубительных работ является невозможным, короткий (3-4 месяца) период чистой воды, когда выполнение дноуглубительных работ становится возможным, при этом плавание транспортных судов и ледоколов по каналам осуществляется круглый год.

Отмечается, что наряду с традиционными факторами, влияющими на процессы заносимости морских каналов, такими как ветро-волновые явления и течения, существенное влияние оказывают движители крупнотоннажных транспортных судов и мощных ледоколов ввиду значительной осадки судов и мелководья каналов.

Приведено теоретическое обоснование модели заносимости на основе экспериментальных данных, полученных по результатам съемки рельефа дна с применением многолучевых эхолотов.

Детально показаны этапы обработки натурных данных для их подготовки и применения в математической модели заносимости. Приведены результаты прогноза расчетных величин объемов заносимости и соответствующие им доверительные интервалы.

Целью данного исследования являлось изучение алгоритмов расчета калориметрической температуры горения различных видов в условиях доменной плавки. В работе представлены результаты численного моделирования процессов сгорания, включая сравнительный анализ различных типов топлива и динамику горения в доменной печи. Выполнен расчёт низшей температуры сгорания топлива, при которой происходит преобразование продуктов горения в газообразное состояние и их удаление вместе с дымом. На основании имеющихся данных определены коэффициенты перерасчёта расхода воздуха, требующегося для полного сгорания единицы топлива. Установлено, что в условиях дефицита кислорода происходит неполное сгорание топлива, что приводит к его перерасходу и снижению экономических показателей, это актуально для доменных печей, которые составляют до 70% от общего расхода теплоносителей на металлургических предприятиях с полным циклом. Выявлена целесообразность применения попутного нефтяного газа в доменных печах предприятий черной металлургии с точки зрения повышения энергоэффективности и экологичности. Для определения калориметрической температуры горения топлива произведено сравнение численных методов итерации и интерполяции с созданием математической модели, которая позволяет повысить экономические показатели за счёт точности расчетов соотношения температуры, количества топлива и расхода воздуха в зоне горения. На основании эксперимента научно обоснована целесообразность применения газообразного топлива вместо твёрдого или жидкого. Разработанный численный метод реализован в комплексе программ для проведения вычислительного эксперимента с применением современных компьютерных технологий. Программа разработана с применением языка программирования С++ и кроссплатформенной среды Visual Studio, что гарантирует её работу на любой операционной системе. Наличие в программе существующей базы данных, содержащих основные химические показатели газообразного, жидкого или твёрдого топлива, позволяет автоматизировать процесс расчёта.

В статье предложен подход к систематизации подготовки исходных данных для моделирования процессов технического обеспечения по службам тыла на основе анализа особенностей моделирования этих процессов. Определена последовательность действий по выбору варианта набора исходных данных для моделирования в зависимости от наличия ресурсов и ожидаемого результата.

Описываются математические принципы работы алгоритма ссылочного ранжирования на основе синтеза линейной алгебры и теории графов. Выполняется адаптация алгоритма к графовой модели топологии параллельных специализированных вычислительных систем. Для апробации предложенного метода моделирования весовых характеристик узлов вычислительных систем используется ориентированный граф параллельной специализированной вычислительной системы «CDF 9/7». Демонстрируется программная реализация адаптированного алгоритма ссылочного ранжирования в виде веб-приложения с графическим интерфейсом.

Решается задача оптимизации возврата поездопотока с припортовых и пограничных станций на примере Восточного полигона. Решение задачи позволяет нормировать транзитный и разборочный поездопотоки со станций массового зарождения при построении нормативного графика движения поездов, а также перераспределять работу по формированию разборочного поездопотока между станциями в зависимости от интенсивности прогнозируемого подхода груза.

Исследование работы установки стабилизации газового конденсата в условиях Ковыктинского газоконденсатного месторождения выявило, что отклонения в термобарических параметрах колонны стабилизации приводят к утрате ценных углеводородов вследствие их уноса газами стабилизации. Это отрицательно влияет на качество получаемого продукта, которое оказывается ниже установленных проектных значений, что создает предпосылки для технологической нестабильности производства. Цель настоящего исследования заключалась в определении оптимального соотношения основных параметров процесса стабилизации газового конденсата с помощью компьютерного моделирования. Выявлено, что управление данным процессом осложняется большим числом технологических параметров, изменения которых могут оказывать существенное взаимное влияние. Проанализированы важнейшие параметры, влияющие на стабильность процесса и качество конечного продукта, такие как давление, температура, расходы сырья и др. Моделирование этих параметров выполнено в программном комплексе Aspen Hysys для оптимизации технологических параметров процесса стабилизации газового конденсата на установке комплексной подготовки газа. Расчеты проводились с учетом установленной проектом величины давления насыщенных паров стабильного газового конденсата. Полученные в ходе исследования данные позволяют улучшить систему автоматического управления процессом стабилизации газового конденсата и повысить экономическую эффективность эксплуатации месторождения.

РЗассматривается актуальная проблема устойчивого использования природных ресурсов в контексте современного мира. В частности, исследуется влияние рыночной структуры на добычу полезных ископаемых. Акцент сделан на разработке математических моделей, анализирующих поведение экономических агентов (горнодобывающих компаний) в различных условиях организации рынка. Авторы анализируют влияние цены, капитальных вложений, транспортных издержек, а также долгосрочных контрактов на принятие решений об объеме добычи. Полученные результаты показывают, что объем добычи чувствителен к изменениям в ценах на сырье, затратах на разработку и транспортировку, а также к организации рынка и долгосрочным обязательствам. Моделирование выявило тенденцию к переэксплуатации ресурсов в условиях конкуренции, что приводит к истощению запасов и сокращению срока службы месторождений. Подчеркивается необходимость учета экологических издержек, разработки механизмов стимулирования устойчивого поведения и реализации эффективного государственного регулирования.

Нефтепереработка является одной из наиболее опасных отраслей промышленности. В этом секторе используются сложные технологические процессы, работа с которыми связана с высоким риском. Аварии на объектах нефтепереработки, включая взрывы, утечки и пожары, не только приводят к значительным экономическим потерям, но и являются серьезной экологической угрозой. Тренажёры способствуют формированию профессиональных навыков и компетенций, необходимых будущим инженерам нефтегазовой отрасли в процессе самостоятельного освоения упражнения, вследствие чего их разработка является важной задачей во избежание возникновения дальнейших аварий на опасных производственных объектах.

До сих пор неполно освещены вопросы прогнозирования эффективности работы оборудования обогатительных фабрик как одного из основных подразделений по переработке добытого полезного ископаемого на горно-обогатительном комбинате при реализации технологических процессов измельчения руды; приведенные оценки являются в основном приближенными и характеризуются низким уровнем достоверности. Целью данной работы является разработка моделей для построения прототипов подсистемы, которая поспособствует повышению эффективности работы измельчительного оборудования и фабрики в целом за счет гибкого и оперативного планирования производственных затрат. Проведенный анализ указывает на актуальность в данном аспекте методов предиктивной аналитики, обеспечивающих установление научно обоснованных обратных связей, актуализацию выработки управляющих решений в сфере планирования производства на основе высокоточных модельных оценок и прогнозирования результатов производственных операций и процессов с учетом изменений широкого спектра технологических параметров. Представлены концептуальная теоретико-множественная и схематичные функциональные модели исследуемой подсистемы, которые позволили выявить, детализировать и изучить ее функции и реализующие их компоненты, параметры состояния этих компонентов, механизмы их взаимодействия между собой, внешней средой и другими подсистемами, вовлеченными в процесс автоматизации производственного процесса. Разработка и внедрение подсистемы предиктивной аналитики позволят реализовать высокоточные модельные оценки показателей работы оборудования в режиме онлайн и, что крайне важно, их прогнозирование при переходе к сырью с другими характеристиками, а также при изменении технологических параметров. В данной работе были представлены результаты разработки и исследования моделей подсистемы предиктивной аналитики в составе интегрирующего уровня при автоматизированном управлении обогатительной фабрикой горно-обрабатывающего комбината.

Рассмотрены преимущества использования компьютерного моделирования в процессе математической подготовки студентов в техническом вузе, которые способствуют усилению мотивации к учёбе и упрощению громоздких расчётов. Раскрывается процесс математического моделирования физических явлений на примере физического маятника. Рассматриваются некоторые физические процессы и приводятся модели их реализации с помощью компьютерных программ.