№ 4 (2023)
Статьи
Оптимизация высотно-скоростного профиля крейсерского полета воздушного судна в реальной атмосфере
Аннотация
Задача минимизации расхода топлива дозвукового турбореактивного самолета на этапе крейсерского полета с фиксированным временем прибытия рассматривается с учетом данных о состоянии реальной атмосферы. Используются значения на протяжении маршрута полета попутной составляющей скорости ветра на различных эшелонах, температуры воздуха на различных высотах и атмосферного давления. Оптимизация высотно-скоростного профиля полета осуществляется методом покоординатного спуска с ограничениями. Рассмотрена оптимизация расхода топлива крейсерского полета среднемагистрального самолета с использованием примера данных температуры, давления и скорости ветра. Получено снижение расхода топлива на 1,2% при оптимизации с учетом реальной атмосферы.
Экспериментальный анализ алгоритма оценивания гёльдеровой экспоненты на базе концепции ϵ-сложности непрерывных функций
Аннотация
В работе приводится описание метода оценивания гёльдеровой экспоненты на базе недавно сформулированной концепции ǫ-сложности непрерывных функций. Приведены результаты вычислительных экспериментов по оценке гёльдеровой экспоненты для гладких и фрактальных функций, а также результаты вычислительных экспериментов с траекториями дискретных детерминированных и стохастических систем.
Исследование динамических свойств распределенной термомеханической системы с учетом внутренней обратной связи. II
Аннотация
Исследуются динамические свойства реакции одномерной упругой механической системы на внешнее механическое воздействие. Вычисляются передаточные функции каналов от силового воздействия на одной из границ к перемещению сечений среды и к температуре. Устанавливается асимптотика поведения передаточной функции по каждому из этих каналов в окрестности нуля комплексной плоскости. Отдельно рассматривается случай отсутствия теплообмена системы с внешней средой.
Управление динамическими системами при ограничениях на входные и выходные сигналы
Аннотация
Рассмотрено развитие метода, предложенного в публикации [1], на системы с произвольным соотношением количества входных и выходных сигналов. Получено решение, гарантирующее нахождение данных сигналов в заданном разработчиком множестве. Для решения задачи предложены две последовательные замены координат. Первая замена сводит выходную переменную объекта к новой переменной, размерность которой не превосходит размерности вектора управления. Вторая замена позволяет перейти от задачи управления с ограничениями к задаче управления без ограничений. В качестве иллюстрации работоспособности метода рассмотрено решение двух задач. Первая задача - управление по состоянию линейными системами с ограничениями на сигнал управления и фазовые переменные. Вторая задача - управление по выходу линейными системами с ограничением на выходной сигнал и сигнал управления. В обеих задачах проверка устойчивости замкнутой системы формулируется в терминах разрешимости линейных матричных неравенств. Полученные результаты сопровождаются примерами моделирования, иллюстрирующими эффективность предложенного метода.
Сравнение гарантирующего и калмановского фильтров
Аннотация
Автор посвящает эту статью светлой памяти своего учителя и друга Бориса Теодоровича Поляка. Предлагается новый подход к задаче фильтрации при произвольных ограниченных внешних возмущениях, основанный на ее сведении к задаче оптимизации. Подход обладает невысокой вычислительной сложностью, предполагая на каждом итерационном шаге лишь решение уравнений Ляпунова. При этом его преимуществами, существенными с инженерно-практической точки зрения, являются возможность ограничения величины матрицы фильтра, а также возможность строить оптимальные матрицы фильтра по каждой из координат вектора состояния системы в отдельности. Выписан градиентный метод для отыскания матрицы фильтра. Как показывают примеры, предлагаемая рекуррентная процедура является весьма эффективной и приводящей к вполне удовлетворительным результатам. Статья продолжает серию работ, посвященную синтезу обратной связи в задачах управления с позиций оптимизации.
Оптимизация кластерно-вариационного метода построения многопозиционной пеленгационной системы для условий априорной неопределенности
Аннотация
Рассмотрена возможность построения многопозиционной пеленгационной системы для случая априорной неопределенности, основанная на применении принципов размножения единичных отметок местоположения излучающей цели (принцип мультиструктурности) и их последующего разбиения на классы (принцип кластеризации). Приводятся критерии и алгоритмы обнаружения результирующего кластера и построения устойчивой к аномальным ошибкам измерений оптимальной оценки местоположения цели с учетом временных затрат на их компьютерную реализацию. Даны практические рекомендации и результаты сравнительного анализа различных алгоритмов.
Идентификация критических состояний технологических процессов на основе методов предиктивной аналитики
Аннотация
В статье предлагается предиктивный подход к оценке особых классов опасных состояний в развитии технологических процессов с целью принятия упреждающих решений. В основе разрабатываемого подхода лежит гибридная модель, основанная на объединении доказательного классификатора, нечеткой логики и вероятностной схемы комбинирования свидетельств Демпстера-Шафера. В статье представлено формальное описание предиктора критических состояний технологического процесса. Полученный подход универсален и применим при автоматизации любых сложных технических систем. В качестве примера в данной статье было рассмотрено применение разработанного подхода для решения задачи оценки безопасности технологического процесса расформирования составов на сортировочной горке. Представленный пример показывает высокую эффективность и практическую полезность разработанного подхода.
Построение эффективных инвестиционных портфелей с вероятностью падения финального капитала инвестора ниже установленного уровня в качестве меры риска
Аннотация
Найдено конструктивное описание набора всех эффективных инвестиционных портфелей в задаче, где мера риска (shortfall probability (Sp)), введенная в работе для анализа задач портфельной теории, понимается как вероятность падения капитала инвестора ниже установленного уровня. В рамках предположения о нормальности суммарной доходности показано: набор всех эффективных портфелей для задачи с критериями «среднее значение-Sp» есть подмножество множества эффективных портфелей в задаче «среднее значение-дисперсия»; соотношение с эффективным множеством в задаче «среднее значение-Value-at-Risk (VaR)» имеет более сложный характер, зависящий от исходных параметров модели. Тем не менее доказано, что эффективное множество для задачи с критериями «среднее значение-Sp» есть подмножество эффективного множества в задаче «среднее значение-VaR» для достаточно высоких значений уровня доверия. Помимо нормального распределения, рассмотрены эллиптические распределения.
Об общей постановке задачи формирования расписания грузоперевозок и способах ее решения
Аннотация
Формулируется новая математическая модель движения по транспортной сети, представляемой неориентированным мультиграфом. Движение между вершинами мультиграфа предполагается возможным в заранее определенные промежутки времени. Предлагается критерий оптимальности расписания грузоперевозок, содержащий в себе помимо временн´ых характеристик перевозок их стоимость, также используется количество недоставленных грузов. Задача поиска оптимального расписания формулируется в виде задачи смешанного целочисленного линейного программирования. Предлагаются различные варианты алгоритма поиска приближенного решения в поставленной задаче. Рассматриваются наглядные примеры.