Содержание № 4, 2020 г.

Анализ и синтез систем управления

Первушина Н.А., Хакимова А.Н. Разработка математических моделей нечетких регуляторов с настройкой генетическим алгоритмом для стабилизации динамического объекта  (с. 3-14)

Аннотация. Представлен результат разработки математических моделей двух нечетких регуляторов различных по структуре и принципу действия с настройкой генетическим алгоритмом для стабилизации динамического объекта на примере статически неустойчивого летательного аппарата в канале тангажа. Один из них разработан на основе обучающей выборки, другой – на основе правил нечеткой арифметики. Приведены результаты разработки алгоритмов синтеза предложенных математических моделей регуляторов. Представлены структура и принцип действия генетического алгоритма для настройки параметров нечетких регуляторов обоих типов. Выполнено тестирование разработанного генетического алгоритма при различных режимах, и определены лучшие сочетания настроек параметров регуляторов. Получены результаты математического моделирования работы системы стабилизации с предложенными типами регуляторов после их настройки при наличии случайных возмущений на объект управления. Результаты работы системы стабилизации с разработанными регуляторами показали высокое быстродействие в сравнении с классическим способом управления. Предложенный в статье подход к построению нечетких регуляторов рекомендован при решении задачи стабилизации нелинейного неустойчивого динамического объекта с переключением режимов управления.

Ключевые слова: динамический объект, нечеткий регулятор, генетический алгоритм, система стабилизации, канал тангажа, статически неустойчивый летательный аппарат.

Управление в социально-экономических системах

Бызов Л.Г., Губанов Д.А., Козицин И.В., Чхартишвили А.Г. Идеальный политик для социальной сети: подход к анализу идеологических предпочтений пользователей (с. 15-26) (Полный текст)

Аннотация. Рассмотрена задача определения идейно-политических предпочтений пользователей онлайновых социальных сетей. Предложена модель, позволяющая оценивать идейно-политические предпочтения пользователей онлайновой социальной сети ВКонтакте на основе информации из их аккаунтов и учитывающая основные идеологические направления в современной России (ДЛС-модель). В основе метода оценки лежит обучение с учителем, при помощи которого выявление предпочтений сводится к задаче многоклассовой классификации и расчету апостериорных вероятностей принадлежности классам. Для реализации данного метода создана база размеченных анонимизированных данных, проведен ее анализ, разработаны соответствующие алгоритм и комплекс программ. Далее сформулирована и решена задача выбора политическим деятелем стратегии идеологического позиционирования в модели стохастических предпочтений (частным случаем которой является ДЛС-модель), которая потенциально позволит получить наибольшую поддержку рассматриваемого множества пользователей. На основании решения этой задачи и с помощью анализа данных получены стратегии позиционирования для некоторых популярных сетевых сообществ.

Ключевые слова: онлайновая социальная сеть, идейно-политические взгляды, ДЛС-модель, большие данные, задача поиска оптимальной идеологической позиции.

Еремин В.В., Бауэр В.П., Райков А.Н. Управление конкурентоспособностью в системе цифровых платформ (с. 27-40) (Полный текст)

Аннотация. Показано, что цифровые платформы, активно управляя своей конкурентоспособностью, видоизменяют существующие механизмы конкурентной борьбы. Разработана и приведена подробная классификация цифровых платформ. Охарактеризованы конкурентные механизмы, позволяющие управлять конкурентоспособностью цифровых платформ. Предложено развитие ресурсной теории системной организации экономики в контексте ее платформизации. Определены взаимосвязи цифровых платформ с проектами по внедрению механизмов управления конкурентоспособностью, со средовой системой поставщиков ресурсов для платформы и потребителей ее услуг, а также с системой ценообразования на рынках этих ресурсов и услуг – как основы для оценки изменения взаимодействия спроса и предложения. Отмечена необходимость и показана возможность внедрения адекватного математического моделирования в целях повышения эффективности управления указанной конкурентоспособностью. При этом учтено многообразие связей при моделировании управленческих механизмов повышения конкурентоспособности, что позволит существенно снизить риски внедрения этих механизмов и повысить эффективность применения цифровых платформ.

Ключевые слова: конкурентоспособность, цифровая экономика, цифровая платформа, цифровая экосистема, классификация, управление.

Корепанов В.О. Константное поведение в деловых играх распределения ресурса: устойчивость к дизайну игр и модель (с. 41-51)

Аннотация. В проведенных деловых играх распределения ресурсов обнаружено «константное» поведение (КП) игроков, когда игроки не меняют своих действий в течение нескольких шагов игры. Особенностью игровых данных является то, что КП занимает в них большую долю. Предложен изменённый дизайн игр, где выплаты производятся за каждый из пяти игровых шагов и интерфейс не позволяет игроку легко вводить неизменную заявку. Результаты игр с измененным дизайном показали, что доля КП уменьшилась, но остается на достаточно высоком уровне. Далее представлены результаты поиска причины данного поведения с помощью статистических гипотез и решения задач классификации решений игроков. Среди статистических гипотез приняты гипотезы о случайной природе КП и остановки КП в случае падения выигрыша. Задача классификации позволяет провести отбор информативных признаков (параметров и истории игры) и правило принятия решения игроками (классификатор) об остановке КП на их основе. Результаты построения классификатора дали идею усложнения модели: у игрока есть не только принцип остановки/продолжения КП, но и принцип начала КП. Также показано, что результаты статистического исследования и классификации имеют общие черты и могут в дальнейшем дополнить друг друга.

Ключевые слова: деловые игры, экспериментальная экономика, модели поведения, задача распределения ресурса.

Информационные технологии в управлении

Ефанов Д.В. Троичные коды с суммированием для контроля цифровых схем(с. 52-60)

Аннотация. Обсуждены особенности защиты данных, представленных в троичной форме. Подчеркнута актуальность применения троичной логики в будущем для решения задач разработки надежных цифровых устройств и систем. Описан троичный код с суммированием, обнаруживающий любые монотонные и асимметричные ошибки в информационных векторах, применение которого перспективно при построении устройств и систем с обнаружением неисправностей. Отмечено, что принципы построения троичного кода с суммированием аналогичны принципам построения классических двоичных кодов с суммированием (кодов Бергера). Установлены ранее неизвестные свойства троичных кодов с суммированием на случай возникновения ошибок только в информационных векторах при безошибочности контрольных разрядов. Показано, что такая задача актуальна в практических приложениях, в которых разряды контрольных и информационных векторов вычисляются физически различными устройствами. Указано, что учет установленных свойств троичных кодов с суммированием может быть полезен при выборе способа защиты как самих данных, так и парирования возникающих в устройствах автоматики неисправностей.

Ключевые слова: троичная логика, троичная техника, контроль вычислений, защита данных, троичный код с суммированием, код Бергера, необнаруживаемая ошибка, характеристики обнаружения ошибок.

Стецюра Г.Г. Компьютерные кластеры с быстрым аппаратным выполнением синхронизации сообщений и распределенных вычислений сетевыми средствами (с. 61-69)

Аннотация. Предложены сетевая структура и методы быстрого взаимодействия компьютеров в новом виде распределенного составного кластера. Составной кластер организован иерархически и состоит из группы простых кластеров, один из которых выдает задания простым кластерам. Простые кластеры выполняют задания синхронно и асинхронно. В простом кластере группа процессоров также действует синхронно или асинхронно, применяя быструю барьерную синхронизацию. Действиями компьютеров простого кластера управляет ведущий компьютер – лидер. Отмечено, что в составном кластере быстро выполняются: процессы синхронизации передаваемых сообщений, процессы разрешения конфликтов доступа компьютеров к сетевым инструментам, распределенные логические операции, распределенное определение max и min, распределенные операции сложения и вычитания. Показано, что эти операции не требуют задержки сообщений для выполнения, продолжительность операций не зависит от числа компьютеров кластера, участвующих в них. Для этого компьютеры отправляют сообщения одновременно, создавая групповое сообщение, в котором одноименные биты объединяются во времени. Ускорение указанных выше распределенных вычислений и синхронизации достигается при интенсивном обращении компьютеров к сети кластера, что отличает предлагаемые решения от сложившейся практики применения компьютерной сети. Указано, что предложенные операции позволяют создавать более быстрые алгоритмы для решения задач реального времени, в том числе для задач управления работой кластера.

Ключевые слова: компьютерный кластер, иерархическая структура связей, быстрые вычисления в сети, динамическая реконфигурация, распределенная синхронизация, барьерная синхронизация, распределенный ускоритель вычислений.

Управление техническими системами и технологическими процессами

Мартынова Л.А., Киселев И.В., Безрук Г.Г. Эффективное управление гибридной системой генерации и распределения электроэнергии при движении автономного необитаемого подводного аппарата (с. 70-80)

Аннотация. Отмечено, что для движения автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) применяются различные исполнительные устройства, отличающиеся не только принципом действия, но и током потребления, меняющимся во времени. Поэтому необходимы различные по принципу действия источники питания, и управление движением АНПА порождает необходимость решения задачи эффективного управления системой генерации и распределения энергии, под которым понимается определение необходимого состава и параметров источников питания, а также распределения потребителей по шинам в условиях жесткого ограничения по времени. Цель работы – разработка эффективного управления системой генерации и распределением энергии АНПА для обеспечения его движения с заданными параметрами. В результате анализа подключения/отключения потребителей выявлено, что все ситуации можно свести к двум типам управления: первый – когда заранее неизвестно, какой из потребителей будет подключен и какой ток он будет потреблять; второй – когда известен состав потребителей и объем потребляемого ими тока. Для определения управления переключениями потребителей задача формализована как задача об упаковке в контейнеры, для решения которой существуют эвристические алгоритмы. Анализ существующих алгоритмов применительно к решаемой задаче позволил определить, что алгоритмы Best Fit и Best Fit Decreasing обеспечивают эффективное управление системой генерации и распределения электроэнергии. Приведен пример управления гибридной системой генерации и распределения электроэнергии при изменении параметров движения аппарата.

Ключевые слова: автономный необитаемый подводный аппарат, гибридная система генерации и распределения электроэнергии, эвристический алгоритм.