Научный архив: статьи

Цель исследования. Разработка программной реализации иерархического подхода к решению обратной задачи кинематики робота-манипулятора с произвольным количеством сочленений. Разработанная библиотека может быть использована как в составе САПР машиностроительного назначения с поддержкой функционала инженерного анализа (CAE), так и для разработки программного обеспечения встроенных систем управления многокоординатными манипуляционными машинами.

Методы. Идея подхода заключается в итерационном приближении обобщенных координат в последовательности, определенной разработчиком. Количество необходимых итераций определяется требуемой точностью решения. В качестве исходных данных для решения обратной задачи кинематики требуется «матрица манипулятора» 4 × 4 в символьном виде, начальные значения обобщенных координат, и «матрица манипулятора» 4 × 4, описывающая финальные положение и ориентацию схвата. Для реализации выбран язык программирования Си стандарта ANSI C, поскольку он обеспечивает достаточную портативность и близость к аппаратуре.
Результаты. Результатом работы является библиотека языка программирования Си для ЭВМ под управлением операционных систем семейства Unix (например, GNU/Linux, freeBSD, openBSD, macOS, Solaris), которая предоставляет функции, необходимые для решения обратной задачи кинематики робота-манипулятора.
Заключение. В статье показан пример использования данной библиотеки для трехзвенного робота-манипулятора, а также построена траектория его движения по десяти точкам. Использование предложенной в статье библиотеки libreRGM3 может быть эффективным способом решения ОЗК при моделировании движения робота в САПР (например, OpenSCAD [8]), в учебных или исследовательских целях, в условиях работы с ЭВМ без графического интерфейса или с программируемым логическим контроллером и микроконтроллером.

Инструменты и приемы исследования социально-экономических процессов, которые были эффективны для достижения поставленных задач в прошлом, требуют серьезного пересмотра и корректировки с использованием современных методов и информационных технологий. Сегодня в процессе исследования социально-экономических процессов преобладает субъективизм отдельных авторитетов без доказательной базы. Социально-экономические процессы представляют собой сложный многофункциональный механизм взаимодействия множества факторов человеческой деятельности, поэтому человеческий мозг не в состоянии решать многие современные задачи. Информация, которая циркулирует в социально-экономических процессах, характеризуется большими объемами и высокой частотой обновления, что требует больших скоростей организации процедуры измерения параметров процесса, системного анализа и ее хранения. Требуется дополнительный инструментарий для решения сложных социально-экономических задач. Поэтому необходимо применение современных математических методов и информационных технологий для их реализации. При использовании информации для принятия управленческих решений она должна обладать свойствами высокой достоверности, полноты и актуальности. Работа относится к области сбора и обработки информации, предназначенной для анализа, принятия решений и управления процессами в социально-экономических системах. Для сбора информации и принятия решений в социально-экономических системах широко применяется при построении трендов развития способ экспертной оценки. Этот способ обладает как преимуществами (простотой сбора информации), так и недостатком (невысокой точностью измерения). Это часто приводит к неверному построению тренда и в результате к неправильному принятию решения при управлении социально-экономическими процессами. Для устранения этого недостатка в работе предлагается способ повышения точности измерения социально-экономического процесса на основе экспертной оценки. Разработана математическая модель и алгоритм компенсации мультипликативной погрешности измерения. Предложена методика сбора информации социально-экономического процесса на основе экспертной оценки. Разработано устройство, позволяющее обработать полученную информацию и повысить точность измерительного процесса. Проведены исследования работы устройства повышения точности результатов измерения экспертной оценки с помощью моделирования на базе системы компьютерной математики Mathcad.

Автоматические торговые системы (торговые роботы), применяемые для совершения сделок на финансовых рынках, не всегда обеспечивают стабильный результат. В статье предложен универсальный алгоритм, обеспечивающий высокое соотношение доходности и риска при автоматическом управлении инвестиционным портфелем. Алгоритм предполагает разделение инвестиционного портфеля на несколько частей, каждая из которых управляется индивидуальным торговым роботом. Каждому роботу достается в управление часть инвестиционного портфеля, размер которой рассчитывается в соответствии с выбранным методом. Оперативная автоматическая корректировка размера указанных частей в соответствии с изменением результативности каждого робота позволяет добиваться стабильно высокого соотношения доходности и риска всего инвестиционного портфеля. В качестве конкретных примеров возможной реализации алгоритма описан метод корректировки находящихся под управлением индивидуальных роботов долей инвестиционного портфеля пропорционально результативности каждого робота и метод корректировки долей инвестиционного портфеля, основанный на нелинейном программировании. Универсальность алгоритма позволяет в дальнейшем дополнять и заменять указанные методы и используемые критерии оценки результативности. В статье подчеркивается, что кроме результата от инвестиций применение алгоритма способствует увеличению ликвидности торгуемых на бирже инвестиционных активов, увеличивает поступление налогов, биржевых сборов и комиссий, упрощает расчеты, повышает скорость принятия решений, увеличивает количество сделок, совершаемых на финансовых рынках, что способствует приближению последних к состоянию эффективности, а совершенствование методов корректировки долей портфеля способно внести существенный вклад в теоретические исследования по автоматической торговле на финансовых рынках и управлению диверсифицированными инвестиционными портфелями. Представленный в настоящей работе алгоритм можно использовать в качестве инструкции для разработки MVP программного обеспечения по объединению торговых роботов для совместного достижения общего целевого результата при управлении инвестиционным портфелем. Алгоритм представляет собой пошаговое описание ключевого варианта использования для корректировки долей инвестиционного портфеля, которое для большей наглядности дополнено диаграммами вариантов использования и деятельности, выполненными в нотации UML 2.0.

Рассмотрены основные принципы распознавания образов на основе сети неокогнитрон, а также общая структура сети и принципы ее функционирования. Приведены примеры ее работы и анализ полученных результатов.

Предмет исследования: вычисления на дискретных математических структурах.

Цель исследования: разработка алгоритма оптимизации распределения видов технического обслуживания средств связи и автоматизации в подразделениях органов внутренних дел Российской Федерации.

Методы и объекты исследования: в статье рассматривается возможность совершенствования планирования мероприятий технического обслуживания средств связи и автоматизации, используемых в органах внутренних дел Российской Федерации при решении задач, возложенных на МВД России. Отмечается, что в современных условиях необходимо тщательное планирование всех операций и мероприятий, осуществляемых техническими специалистами в подразделениях органов внутренних дел. Указывается, что ввиду занятости или нехватки технического персонала могут появляться события, связанные с некачественным выполнением мероприятий технического обеспечения. Предлагается в качестве критерия равномерности распределения использовать среднюю абсолютную ошибку (MAE), учитывающую как положительные, так и отрицательные отклонения длительности проведения технического обслуживания по месяцам в течение календарного года.

Основные результаты исследования: разработан алгоритм равномерного распределения видов технического обслуживания, показана возможность его применения в подразделениях органов внутренних дел на примере оборудования ситуационного центра Воронежского института МВД России, определены ограничения применения разработанного алгоритма.

Представлен алгоритм работы дополнительного преобразующего слоя в сети на основе “неокогнитрона”. Ранее авторы рассматривали общий принцип работы данного вида сети. Описанный метод улучшает работу сети путем дополнительного преобразования данных. Проведен анализ входных данных при распознавании. Разработан алгоритм, который преобразует данные для более удобного распознавания сети.

Представлен алгоритм оценки погрешностей идентификации параметров тепловых эквивалентных полупроводниковых изделий по результатам измерения переходной тепловой характеристики (ПТХ). С помощью компьютерного моделирования по представленному алгоритму выполнен расчет случайных погрешностей определения пара- метров одно- и двухзвенной тепловой эквивалентной цепи. Показано, что погрешности зависят от выбора моментов времени, в которые составляется и решается система уравнений, связывающих значения ПТХ с параметрами схемы. Путем выбора моментов времени в точках наибольшей и наименьшей крутизны ПТХ возможно достичь минимальной погрешности определения параметров тепловой эквивалентной цепи.

Одной из проблем, возникающих в процессе обучения в вузе студентов-выпускников колледжей, является несоответствие их уровня математической подготовки и подготовки по предметам, определяющих их профессиональную деятельность. Цель работы - показать на конкретном примере, что существуют проблемы при решении практических задач без углубленного изучения теоретического материала, а также предложить один из способов их решения. Задачей является разработка методических указаний коллективом преподавателей кафедры высшей математики и выпускающей кафедры. В качестве примера приведена разработка алгоритмов для программной реализации дискретного преобразования Фурье. Результаты работы проходят апробацию в процессе обучения.

В статье автор обращает внимание на разделы и алгоритмы теории графов, которые необходимы будущим программистам для более успешного построения карьеры. Приводятся жизненные примеры, иллюстрирующие, что графы помогают не только программисту, но и любому представителю IT-профессии, глубже понимать свою работу, по-новому решать актуальные задачи и лучше представлять структуру кода. Описанное показывает, что студенты технических направлений должны более внимательно отнестись к данной дисциплине в процессе их обучения, изучив хотя бы имеющиеся возможности работы с графами, так как это одна из основных структур данных.

Задача рациональной организации вспомогательных процессов на предприятии заключается в снижении их себестоимости путем более глубокой интеграции в основной производственный процесс. Цель статьи заключается в разработке алгоритма классификационного анализа для оценки зависимостей между основными и вспомогательными подразделениями и типологии производственных процессов по уровню внутризаводского кооперирования. В качестве метода определения типа производства предложен метод машинного обучения «Случайный лес» с использованием метаалгоритма обучения машин Бэггинга. Разработаны параметры, описывающие затраты на вспомогательные операции, расходы на ремонтное хозяйство и обслуживание оборудования, уровень технической эффективности производства. Апробация алгоритма на примере химических предприятий позволила выделить три типа производств по характеру внутризаводской кооперации процессов по наиболее информативным параметрам. Для оценки полезности и производительности моделей построены диаграммы кумулятивного подъема, где наиболее продуктивным определен тип со средним уровнем внутризаводского кооперирования. Результаты являются первичной диагностикой организации вспомогательного хозяйства, принятия решений о проведении реинжиниринга процессов с целью усиления внутризаводского кооперирования и снижения уровня затрат.

В данной статье описан алгоритм анализа и классификации данных о пульсе, собранных с датчиков носимых устройств. Приведено описание способов использования получаемых данных для первичного предположения наличия нарушений в работе сердечно-сосудистой системы. Предложенный алгоритм может быть полезен пользователям для мониторинга состояния сердца, позволяя им более точно определять состояние здоровья в различных ситуациях для предварительной оценки возможной сердечно-сосудистой патологии.

В данной статье приведено описание датчика фотоплетизмограммы, ограничения, которые накладываются на данные с датчика при их анализе. Описана модель нейронной сети, которая используется для увеличения объема анализируемых данных. Описан тип используемой нейросети, задаваемые параметры. Проведено тестирование предложенной модели, отражены используемые при тестировании данные, выделен критерий оценивания, отражены полученные результаты, на основании которых сделаны соответствующие выводы.