Содержание № 5, 2025 г.

Буков В. Н., Бронников А. М., Попов А. С., Шурман В. А. Методы мониторинга технического состояния систем в целях управления их избыточностью. Ч. 4. Алгебраические, логические и комбинированные методы технического диагностирования (с. 3-24)

Аннотация. Управление избыточностью технической системы предполагает использование процедуры мониторинга для реконфигурирования системы по мере необходимости. В обзоре, состоящем из четырех частей, приводятся современные методы диагностирования текущего состояния динамических систем как неотъемлемой функции мониторинга. Четвертая часть обзора посвящена перспективным, по мнению авторов, подходам и объединению различных моделей и методов диагностирования. Обсуждается схема с банком моделей и классификатором. Анализируются алгебраические методы диагностирования на основе линейной зависимости выборок наблюдений с использованием аппарата матричных делителей нуля максимального ранга. Расширяется метод согласованности уравнений для распространения на многомерный случай. Рассматривается подход к диагностированию, вытекающий из теории общего принципа изоморфизма. В качестве методов логического мониторинга рассматриваются, во-первых, диагностика на основе использования прямой и обратной триплексных моделей, получаемых из результатов анализа функциональных отказов, и, во-вторых, положения парного мониторинга, позволяющего уменьшить зависимость от обременительного предположения о безошибочности средств диагностирования. Приводятся общие положения применения искусственного интеллекта в задачах диагностирования.

Ключевые слова: невязка, банк моделей, линейная зависимость выборок, матричные канонизаторы и делители нуля, анализ функциональных отказов, логическая сеть, арифметика прямой и обратной логики, коммутативная диаграмма морфизмов, объединение методов, логический парный мониторинг, индикаторная матрица, системы искусственного интеллекта.

Англоязычная версия статьи

Шульц В. Л., Чернов И. В., Шелков А. Б., Богатырева Л. В. Анализ технологии верификации сценарных моделей (с. 25-47)

Аннотация. Исследуются методологические проблемы повышения эффективности применения сценарного подхода в процессах планирования и управления развитием социально-экономических систем в условиях неопределенности. Приведены результаты анализа путей повышения адекватности используемых для формирования и анализа альтернативных сценариев развития проблемных ситуаций имитационных моделей, разработанных на основе аппарата функциональных ориентированных графов. Рассмотрены механизмы анализа предметной области и разработки паспорта проблемной ситуации, результирующая часть которого содержит постановку задачи и исходную сценарную модель, сформированную на основе согласованных экспертных оценок. Для повышения адекватности структуры базовой имитационной модели, формируемой средствами программно-аналитического комплекса сценарного моделирования, предложено использовать механизмы верификационного тестирования, предназначенные для диагностирования и локализации допущенных при ее формировании ошибок на уровне состава факторов и свойств взаимозависимостей, а также их исправления путем корректировки структуры модели. На основе введенного понятия типовой схемы верификационного тестирования разработаны методы оценки эффективности процедур верификации (вероятности отсутствия ошибок и затрат времени на тестирование). С целью повышения качества разрабатываемых сценариев и моделей развития проблемных ситуаций предложено использовать сценарно-событийный подход, позволяющий осуществить переход от вещественно-значимого фазового пространства, отражающего изменения значений факторов сценарной имитационной модели, к событийному пространству. Предложенный подход расширяет возможности качественного анализа исследуемых процессов и ситуаций, оценки корректности реализации причинно-следствен­ных межфакторных и межмодельных связей, а также анализа непротиворечивости результатов моделирования на множестве идентифицируемых событий. Приведены примеры практического применения разработанных подходов, методов и технологий при решении ряда прикладных задач управления обеспечением устойчивого и безопасного развития сложных социально-экономических систем.

Ключевые слова: сценарный анализ, управление, неопределенность, имитационное моделирование, верификация моделей, тестирование.

Англоязычная версия статьи

Коков В. В., Соколянский В. В. Построение производственной функции Кобба – Дугласа на основе различных Парето-распределений мощностей факторов производства (с. 48-56)

Аннотация. Рассмотрен вероятностный подход к получению производственных функций, который заключается в представлении мощностей факторов производства (отношений факторов к их удельным значениям) независимыми случайными величинами и нахождении числовых характеристик функции Леонтьева. Использовано выражение функции распределения минимума из набора независимых случайных величин. Рассмотрены случаи, когда мощности факторов производства имеют распределения Ломакса, Парето IV типа, обобщённые Вейбулла. Рассмотрены их дискретные аналоги, в частности, распределение Ципфа IV типа. Во всех случаях удалось выразить медиану количества выпускаемой продукции через медианы мощностей факторов в виде производственной функции Кобба –Дугласа при относительно малых коэффициентах формы распределений. В случае обобщённого распределения Вейбулла при больших коэффициентах формы приведено построение производственной CES-функции.

Ключевые слова: производственная функция, производственная функция Кобба – Дугласа, вероятностный подход, производственная функция Леонтьева, распределение Парето, распределение Ломакса, обобщённое распределение Вейбулла, медиана.

Англоязычная версия статьи

Аннотация. Представлена нечеткая модель оценки возможности профессионального выгорания сотрудника, построенная на основе его личностных характеристик. В качестве входных переменных модели выступает множество личностных параметров сотрудника на основе пятифакторной модели: экстраверсия, привязанность, саморегуляция, нейротизм и открытость новому опыту. Выходная переменная модели – возможность возникновения профессионального выгорания сотрудника. Для описания входных и выходной нечетких переменных использованы треугольная и трапециевидная функции принадлежности. Экспериментальные исследования проведены на выборке из 20 сотрудников с целью проверки гипотезы о взаимосвязи между характеристиками выгорания и личностными параметрами. Корреляционный анализ о характере связей между личностными параметрами и уровнем выгорания, выполненный с использованием коэффициента Спирмена, показал сильную положительную зависимость выгорания от нейротизма и слабую или умеренную отрицательную корреляцию с остальными личностными параметрами. Сравнение оценок возможности выгорания, полученных по нечеткой модели, с результатами по опроснику Маслач показали расхождение в оценках 9,6 %. Такой подход позволит оценивать потенциально возможную склонность человека к выгоранию без учета специфики его профессиональной деятельности.

Ключевые слова: нечеткая модель, выгорание, психологические характеристики личности.

Англоязычная версия статьи

Воронцова А. А., Гудкова Ю. В., Четверикова Е. В. Применение методов кластерного анализа для оценки гетерогенности российских домохозяйств по уровню и структуре богатства (с. 69-91)

Аннотация. Рассматриваются возможности применения кластерного анализа для работы с экономической статистикой. В частности, представлено исследование гетерогенности экономических агентов по уровню и структуре богатства, т. е. по их финансовому положению. Отмечены преимущества и недостатки различных методов кластеризации и возможности их совместного применения. Для кластеризации в том числе применены: итерационные методы k-средних и Affinity Propagation, иерархические методы Варда и полной связи, а также плотностный алгоритм DBSCAN. Моделирование выполнено на языке Python (библиотека scikit-learn) на основе данных Всероссийского обследования домохозяйств по потребительским финансам, проведенного Банком России в 2022 г. (координацию и реализацию обследования, включая полевые работы, осуществляло ООО «Демоскоп»). Объектами исследования выступают домохозяйства. Они были разделены на шесть относительно однородных групп в зависимости от их финансового положения. Была дана характеристика этих кластеров, проанализировано возможное влияние ДКП на разные группы домохозяйств.

Ключевые слова: гетерогенность, финансовое положение домохозяйств, обучение без учителя, кластеризация, метод k-средних, метод Варда, статистические опросы.

Англоязычная версия статьи

Аннотация. Исследована проблема оптимизации транспортных потоков в условиях выделенных городских коридоров с целью снижения задержек и повышения пропускной способности существующей дорожной инфраструктуры. Разработана модель транспортного коридора, основанная на микромоделировании и системах массового обслуживания, которая учитывает взаимное расположение главной магистрали и примыкающих второстепенных дорог. Для минимизации агрегированной функции задержки применен метод дифференциальной эволюции, позволяющий находить глобальный оптимум в задачах нелинейной оптимизации. Проведен вычислительный эксперимент на реальных данных о транспортных потоках г. Липецка, в ходе которого определены оптимальные параметры светофорного регулирования. По его итогам достигнуто сокращение общей задержки в системе управления доступом на 5,53 %, что подтверждает эффективность применения предложенного подхода для ситуативного управления транспортными потоками без капитальной реконструкции дорожной сети. Полученные результаты могут быть использованы для разработки интеллектуальных систем управления движением, а также в дальнейших исследованиях по адаптивному регулированию транспортных потоков. 

Ключевые слова: транспортный коридор, оптимизация задержек, дифференциальная эволюция, микромоделирование, светофорное регулирование, городская мобильность.

Англоязычная версия статьи

Кокунько Ю. Г. Адаптивный генератор эталонных траекторий, удовлетворяющих динамическим ограничениям летательного аппарата (с. 103-114)

Аннотация. В задачах траекторного управления беспилотными летательными аппаратами самолетного типа важно обеспечить гладкость эталонных траекторий. Для синтеза обратной связи в общем случае требуется знание производных этих траекторий. Если задающие воздействия поступают в сигнальном виде в реальном времени из автономного источника, то значения их производных необходимо восстановить с учетом ограничений на развиваемые летательным аппаратом скорость и ускорение. Для комплексного решения проблем сглаживания и дифференцирования задающих воздействий разработан автономный динамический генератор с корректирующими воздействиями в виде ограниченных и гладких сигма-функций с постоянными коэффициентами усиления. Их настройка осуществляется универсально с учетом заданных ограничений для «худшего» случая, т. е. с учетом максимально допустимых абсолютных значений скорости и ускорения летательного аппарата. При этом обеспечивается отслеживание и сглаживание опорной негладкой траектории выходными переменными генератора с соблюдением заданных проектных ограничений, но с существенными ограничениями снизу на ошибку отслеживания. В данной работе показано, что точность аппроксимации опорной траектории может быть улучшена без нарушения проектных ограничений на тех участках, где фактическая скорость изменения опорной траектории меньше максимально допустимой. Научная новизна состоит в разработке генератора эталонных траекторий с адаптивной настройкой коэффициентов усиления, не требующей расширения динамического порядка. Приведены результаты моделирования, подтверждающие эффективность разработанных алгоритмов.

Ключевые слова: динамическое сглаживание и дифференцирование сигналов, сигмоидальное управление, адаптивная настройка коэффициентов усиления, БПЛА.

Англоязычная версия статьи

печатная версия (PDF)

электронная версия (PDF)