Содержание № 5, 2019 г.

Обзоры

Шевченко А.В., Мещеряков Р.В., Мигачев А.Н. Обзор состояния мирового рынка робототехники для сельского хозяйства. Ч. 1. Беспилотная агротехника (с. 3-18)  

Аннотация. Представлен обзор мирового рынка беспилотной агротехники и роботизированных устройств и комплексов, применяемых в различных областях сельского хозяйства. Выделены основные направления в применении агророботов и целесообразность их внедрения в сельское хозяйство наряду с традиционными методами или вместо них. Приведены данные по концептам и разработкам беспилотных тракторов и их оснащенности. Рассмотрены основные игроки рынка и описаны перспективные технологии по беспилотной агротехнике, роботизированным устройствам и комплексам в растениеводстве и животноводстве. Выделены и описаны агророботы – роботы-пропольщики, роботы-прореживатели, роботы для сбора урожая, роботы для выполнения операций на виноградниках и в садах, самоходные роботы для мониторинга – а также роботы для животноводства. Определены преимущества применения роботов в каждом из направлений, а также тенденции в технологических инновациях. Сделаны выводы о перспективности мирового рынка сельскохозяйственной робототехники и о его положительном влиянии на сельское хозяйство в части экономики, технологий и экологии.

Ключевые слова: робот, сельское хозяйство, рынок робототехники, автономные тракторы, роботизированные устройства.

Деменков Н.П., Микрин Е.А., Мочалов И.А. Методы решения нечетких систем линейных уравнений. Ч. 2. Неполные системы (с. 19-28) 

Аннотация. Изложены методы решения неполных нечетких систем линейных уравнений (НСЛУ), предполагающие расширение исходной системы в случае небольшой размерности. В методе вложения Фридмана нечеткая система погружена в традиционную, для решения которой применены традиционные приемы линейной алгебры. Удвоенный метод вложений Фридмана применен для решения удвоенных НСЛУ при решении уравнений Вольтерра – Фредгольма. Метод вложения Еззати представлен цепочкой очевидных соотношений. В методе вложения Аббасбанди правая часть НСЛУ представлена вектором, каждая компонента которого задана функцией принадлежностей в виде равнобедренного треугольника. В методе центра не использована расширенная матрица и нет ограничений на симметричность функций принадлежностей. Рассмотренные методы проиллюстрированы на примерах решения задачи нечеткой интерполяции и нечеткой линейной регрессии. Для решения НСЛУ большой размерности рассмотрена совокупность итерационных методов, основанных на Q – T-разложении исходной матрицы S расширенной НСЛУ, когда выполнена декомпозиция (расщепление) матрицы S на две матрицы Q и T. В зависимости от способов задания матрицы Q приведены различные итерационные методы. В методе Ричардсона матрица Q взята единичной матрицей, в методе Якоби матрица Q представлена диагональными элементами матрицы S, в методе Гаусса – Зейделя матрица Q сформирована из элементов нижнетреугольной или верхнетреугольной матрицы S. В методе HSS применено эрмитово-скивское расщепление матрицы S. Изложены методы получения псевдорешений НСЛУ.

Ключевые слова: нечеткие системы линейных уравнений, нечеткая интерполяция, нечеткая линейная регрессия, нечеткие итерационные методы, нечеткие псевдообращения.

 Анализ и синтез систем управления

Завадский В.К., Иванов В.П., Каблова Е.Б., Кленовая Л.Г. Синтез квазитерминальных регуляторов (с. 29-36)

Аннотация. В классе линейных алгоритмов управления линейными стационарными многосвязными объектами выделен подкласс квазитерминальных алгоритмов с неявным прицеливанием в краевые условия, скользящие вдоль по программе требуемого изменения координат вектора состояния и отдаленные от текущего момента времени на фиксированный интервал. Прицеливание (компенсация прогнозируемого промаха) реализуется путем вычисления программ изменения компонент вектора будущего управления в виде отрезков степенного ряда, зависящих от будущего времени и обеспечивающих решение двухточечной граничной задачи. Показано, что в идеализированных модельных условиях полной управляемости и наличия точной информации о состоянии и уравнениях объекта управления, а также мгновенной и точной реализации вычисленных команд квазитерминальный алгоритм обеспечивает асимптотическую устойчивость замкнутой многосвязной системы и сколь угодно высокую наперед заданную скорость сходимости переходных процессов независимо от наличия устойчивости модели объекта управления. Предложен достаточно простой и удобный для реализации в среде MATLAB метод синтеза алгоритма, основанный на применении матричного представления модели объекта управления в пространстве состояний и аппарата экспоненциальных функций матриц. Отмечено, что квазитерминальные алгоритмы могут применяться в многосвязных системах стабилизации и, в частности, в системах стабилизации подвижных терминальных объектов относительно траекторий, вычисляемых системой терминального управления.

Ключевые слова: терминальное управление, прогнозирующая модель, асимптотическая устойчивость. 

 Управление в социально-экономических системах

Горидько Н.П., Нижегородцев Р.М. Принцип допустимых интервалов и экстремальные задачи в управлении макроэкономическими системами (с. 37-48)

Аннотация. Обоснована плодотворность применения принципа допустимых интервалов для исследования динамики макроэкономических систем. На основе работ предшественников авторы проследили когнитивный тренд, в рамках которого постановка и решение традиционных экстремальных задач, связанных с оптимизацией значений ключевых макропараметров, становятся недостаточными, – это лишь первый шаг к выявлению интервала допустимых, приемлемых значений этих параметров. Применение принципа допустимых интервалов проиллюстрировано на примере такого ключевого индикатора, как годовой темп инфляции для экономики России за период 2001–2018 гг. На основе регрессионного анализа динамических рядов построены среднесрочные тренды, выражающие функциональную связь между годовым темпом инфляции и некоторыми макроэкономическими параметрами. В результате сопоставления полученных экстремальных точек сделан вывод, что допустимые значения годовых темпов инфляции, к поддержанию которых следует стремиться, лежат в интервале между 7,38 и 16,10%. Методом скользящих интервалов найдены среднесрочные зависимости между темпом инфляции и годовыми приращениями объема ВВП, экстремальные точки найденных среднесрочных трендов объединены в один динамический ряд и обнаружена долгосрочная огибающая этих трендов. В заключении обсуждена связь принципа допустимых интервалов с задачами обеспечения устойчивости и безопасности экономических систем, показаны преимущества данного принципа по сравнению с традиционными оптимизационными постановками рассматриваемых задач и в общих чертах очерчены направления дальнейших исследований в данной области.

Ключевые слова: принцип допустимых интервалов, экономическая динамика, регрессионный анализ, макроэкономическое регулирование, темп инфляции, экономический рост, экстремальные задачи.

Подгорская С.В., Подвесовский А.Г., Исаев Р.А. и др. Моделирование сценарного развития сельских территорий на основе нечеткой когнитивной модели (с. 49-59)

Аннотация. Рассмотрено применение когнитивного моделирования к таким сложным слабоструктурированным социально-экономическим системам, как сельские территории. Разработана нечеткая когнитивная модель комплексного развития сельских территорий, определен набор значимых параметров (концептов) модели в системообразующих сферах жизнедеятельности: социальной, демографической, экономической, институциональной и экологической. Технология моделирования дополнена авторскими методиками параметрической идентификации нечетких когнитивных карт и их сценарного анализа на основе нечеткой модели импульсного процесса. На основе структурно-целевого анализа системных показателей нечеткой когнитивной карты определено, что наибольшее воздействие на целевые концепты и систему в целом оказывают факторы институциональной среды – развитие рыночной инфраструктуры и сельского самоуправления, что определяет их в качестве точек максимально эффективного приложения управляющих воздействий. Представлены результаты сценарного моделирования модели комплексного развития сельских территорий, позволяющие планировать и оперативно оценивать развитие территориальной рекреационной системы в условиях быстроизменяющейся внешней среды. Результаты исследования могут быть использованы органами государственного управления агропромышленным комплексом всех уровней при формировании эффективных стратегий и разработке программ социально-экономического развития сельских территорий.

Ключевые слова: комплексное развитие сельских территорий, когнитивное моделирование, нечеткая когнитивная модель, слабоструктурированные системы, структурно-целевой анализ, сценарный анализ.

Информационные технологии в управлении

Волковицкий А.К. Адаптивный алгоритм управления измерениями квазистационарных периодических процессов (с. 60-67)

Аннотация. Поставлена задача создания эффективного метода управления работой линейных измерительных систем в условиях преобладающего влияния искажений, обусловленных изменчивостью во времени параметров измерительного преобразования. Представлены метод и алгоритм управления измерениями спектра и временной формы квазистационарного периодического процесса, заключающиеся в одновременном раздельном наблюдении параметров исследуемого процесса и параметров измерительной системы с последующим введением корректирующих поправок. Отмечено, что контроль параметров системы осуществляется с помощью искусственного стационарного полигармонического эталонного воздействия, причем спектры исследуемого и эталонного воздействий не пересекаются. Показан способ синтеза временной формы процесса эталонного воздействия. Определены основные ограничения и область условий возможного применения метода, показана его эффективность на примере экспериментальных данных, полученных в процессе функционирования низкочастотной индуктивной электроразведочной системы в режиме измерения переменного магнитного поля.

Ключевые слова: управление измерениями, контроль параметров преобразования, адаптивная коррекция, квазистационарный периодический процесс.

Управление в медико-биологических системах

Бабушкина Н.А., Кузина Е.А., Лоос А.А., Беляева Е.В. Математическое моделирование управления противоопухолевой вакцинотерапией (с. 68-83)

Аннотация. Представлены результаты исследования различных стратегий применения механизма гибели опухолевых клеток в результате иммунного ответа организма на введение вирусной вакцины. Результаты получены путем проведения вычислительных экспериментов на программном комплексе в системе MatLab-Simulink. Анализ полученных результатов показал, что размер опухоли в момент начала лечения требует расчета соответствующей дозы для осуществления эффективной стратегии управления введением вирусных вакцин. В результате проведенного вычислительного эксперимента определены дозы вирусной вакцины и моменты ее введения, при однократном введении которых возможно достижение полного уничтожения опухолевых клеток. Однако полное излечение при однократном введении вирусной вакцины возможно только для опухолей небольших размеров. Показано, что стратегия сдерживания роста опухоли в размерах, зафиксированных в момент начала лечения, должна осуществляться путем периодических повторных введений вакцины. Дозы и интервалы между введениями рассчитываются в зависимости от размера опухоли в момент начала лечения. Стратегия подавления роста опухоли до полного уничтожения опухолевых клеток осуществляется путем сокращения длительности интервалов между последующими введениями вакцины. Доза, начальный интервал между введениями и длительность лечения также рассчитываются в зависимости от размера опухоли в момент начала лечения.

Ключевые слова: математическая модель, опухолевые клетки, антитела, момент введения вакцины, эффективность вакцины, иммунная реакция, вирус, вакцинотерапия.

Хроника

Борис Викторович Павлов (к 80-летию со дня рождения) (с. 84)

Номер целиком