ivdon3@bk.ru
В работе рассматривается задача краткосрочного прогнозирования температуры льда в инженерных системах с высокой чувствительностью к тепловым нагрузкам. Предлагается трансформерная архитектура, дополненная физически-информированной функцией потерь, основанной на уравнении теплового баланса. Такой подход позволяет учесть инерционные свойства объекта и согласовать динамику прогнозируемой температуры с подаваемой мощностью и внешними условиями. Модель протестирована на данных с ледовой арены с минутной частотой измерений. Проведено сравнение с базовыми архитектурами LSTM, GRU, Transformer по метрикам MSE, MAE и MAPE. Результаты демонстрируют существенное улучшение точности в переходных режимах, а также устойчивость предсказаний к резким скачкам температуры, особенно после заливки льда. Предложенный метод может быть интегрирован в контуры интеллектуального управления инженерными объектами, обеспечивая не только высокую точность, но и физическую интерпретируемость модели. Работа подтверждает эффективность интеграции физического знания в нейросетевые прогнозные модели.
Ключевые слова: краткосрочное прогнозирование, временные ряды, трансформеры, машинное обучение, физически-информированная модель, предиктивное управление
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В настоящей работе представлено всестороннее экспериментальное изучение инновационной методики усиления железобетонных колонн, основанной на совместном применении, стали и углеродного волокна. Представлено обоснование актуальности исследования посредством анализа существующих технологий усиления железобетонных элементов, подверженных сжатию, с акцентом на их ограничениях, учтенных при разработке нового подхода. Для оценки влияния масштабного фактора инновационного метода усиления на базе стали и композита спроектированы и испытаны на осевое и внецентренное сжатие до разрушения две группы образцов железобетонных колонн (общее количество – 46) различной гибкости. Ключевыми параметрами исследования являлись гибкость колонн, величина эксцентриситета нагрузки, наличие внутренней и внешней стальной арматуры, а также шаг и площадь поперечного сечения композитного усиления. Изучено воздействие перечисленных факторов на характер разрушения, предел прочности, максимальное напряжение и деформационные характеристики колонн, усиленных углепластиком - полимером, армированным углеродным волокном (carbon fiber reinforced polymer - CFRP). Результаты продемонстрировали, что железобетонные колонны, усиленные CFRP, при идентичных габаритах и одинаковых условиях нагружения, обладают различным приростом предельной прочности в сравнении с не усиленными аналогами. Пиковое напряжение возрастает с увеличением площади сечения стального усиления и снижается при увеличении шага композитных хомутов. Предельные осевые деформации усиленных образцов увеличиваются при уменьшении интервала между композитными хомутами. Различие в площади сечения композитного усиления не оказывает значительного влияния на несущую способность и предельные деформации усиленных железобетонных конструкций.
Ключевые слова: железобетон, колонна, металл, испытание, композитный материал, полимер армированный углеродным волокном, усиление
Данная работа посвящена построению системы визуально-инерциальной одометрии беспилотного автомобиля, использующей в качестве источника информации как бинокулярные камеры, так и инерциальные датчики, которая была бы способна одновременно определять собственное положение автомобиля и отслеживать относительное положение других участников дорожного движения. Для обеспечения точной и непрерывной локализации предлагается использовать инерциальную навигационную систему и два типа особых точек изображения. Модели глубокого обучения используются для точного и надежного отслеживания особых точек. Для достижения эффективного и надежного сопоставления объектов между двумя кадрами предлагается многоуровневый механизм ассоциации данных, учитывающий возможные ошибки различных компонентов системы. Результаты экспериментов демонстрируют осуществимость и потенциал применения предлагаемой системы.
Ключевые слова: многообъектная визуально-инерциальная одометрия, локализация, ассоциация данных, отслеживание 3D динамических объектов
В настоящей работе освещается проблема определения долговечности систем водяного отопления на основе комплексного анализа кислородопроницаемости и коррозионных процессов. Основное внимание уделяется электрохимической коррозии стальных элементов системы. Рассматриваются такие виды коррозии как общая, локальная, питтинговая и язвенная. Проанализированы различные экспериментальные данные и из них получены количественные зависимости скорости коррозии, коррозионной проницаемости и глубины язвенной коррозии в зависимости от температуры теплоносителя и концентрации растворенного кислорода. Для систем водяного отопления с полимерными трубами без кислородного барьера предложена методика расчета динамики концентрации кислорода в теплоносителе. Разработан критерий оценки долговечности системы, связывающий накопленную глубину язвенной коррозии с толщиной стенки наиболее тонкостенного элемента. Показано, что долговечность системы напрямую зависит от начального содержания кислорода и кислородопроницаемости полимерных труб. Предложенный метод позволяет прогнозировать долговечность и планировать замену оборудования, предотвращая аварии.
Ключевые слова: коррозия, язвенная коррозия, системы отопления, полимерные трубы, теплоноситель, кислородопроницаемость, долговечность
2.1.13 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Представлена двухуровневая иерархически организованная модель управления взаимодействием директора с персоналом в фирме, связанной с разработкой проектов в строительной сфере. В роли ведущего выступает директор, в роли ведомых – сотрудники компании. Оба субъекта управления стремятся к максимизации своих целевых функций, отражающих их доходы и расходы. Исследование модели проведено с учетом ее иерархической структуры. Разработан алгоритм построения решения Штакельберга при побуждении. Проведено численное исследование модели методом сценариев путем частичного перебора областей допустимых управлений субъектов с некоторым шагом. При проведении имитационных экспериментов в достаточно широком диапазоне варьировались все входные параметры модели. Результаты проведенных имитационных экспериментов проанализированы, выявлены некоторые закономерности развития системы.
Ключевые слова: иерархия, побуждение, система управления, алгоритм решения, равновесие Штакельберга, ведущий, ведомый, имитация, эксперимент, инвестиционный проект
Статья посвящена описанию и математическому обоснованию U-образного распределения долей тем, возникающего в модели латентного размещения Дирихле при симметричных гиперпараметрах. Показано, что бимодальная форма обусловлена сведением Дирихле-вектора к бета-распределению, что делает традиционные одномодальные аппроксимации некорректными. Предложена составная вероятностная модель, объединяющая бета-, гамма- и пуассоновские компоненты, а также ковариационный учёт семантической связности. Параметры модели определяются методом дифференциальной эволюции по критерию, включающему расстояние Васерштейна и дивергенции Дженсена–Шеннона и Кульбака–Лейблера. На корпусе текстов информационного поля Госкорпорации «Росатом» установлено, что новая модель точнее логнормальной, Парето, экспоненциальной и нормальной аппроксимаций, позволяя надёжно характеризовать тематические потоки и поддерживать решения в задачах мониторинга больших текстовых данных.
Ключевые слова: системный анализ, скрытое распределение Дирихле, тематическое моделирование, латентное размещение Дирихле, интенсивность тематического сигнала, бета-распределение, гамма-распределение, пуассоновский процесс, дивергенция Дженсена–Шеннона
Целью исследования является анализ современных моделей и алгоритмов управления пожарно-спасательными подразделениями при спасении людей в разных типах общественных зданий. Методы исследования: общенаучные методы (анализа и синтеза информации, сравнения). В статье выполнен литературный обзор актуальных методов и алгоритмов управления пожарно-спасательными подразделениями при спасении людей. На основе прошлых исследований выделено три основных подхода: подходы на основе технического превосходства; подходы на основе математического моделирования; подходы на основе учета индивидуальных особенностей мест проведения пожарно-спасательных работ. Выделены преимущества и недостатки каждого подхода с точки зрения эффективности их использования при спасении людей в общественных зданиях. При анализе прошлых подходов сделан вывод о том, что на данный момент не представлена методика обоснования тактических возможностей звеньев газодымозащитной службы при проведении пожарно-спасательных работ в зависимости от технических особенностей помещения и количества людей. Комбинация математического моделирования и учета индивидуальных особенностей общественных зданий представляется наиболее эффективным методом управления пожарно-спасательными подразделениями. В исследовании сделан вывод о том, что требуется создание алгоритма движения звеньев газодымозащитной службы, который будет учитывать особенности зданий, продуктов горения и времени спасения людей. Научная новизна исследования обусловлена следующими элементами: предложена систематизации, а также выполнена оценка преимуществ и недостатков моделей и алгоритмов управления пожарно-спасательными службами; предложена схема мероприятий управления пожарно-спасательных подразделений, которая учитывает функциональные задачи пожарно-спасательного гарнизона, караульной службой и работы с населением. Схема управления пожарно-спасательными подразделениями предполагает, как работу со всем пожарно-спасательным гарнизоном, так и с отдельными караульными службами пожарной охраны, с населением и администрацией общественных зданий. Предложенная схема дополняет существующие теоретические знания об организации работы пожарно-спасательных подразделений и управления их работой при спасении людей в разных типах общественных зданий.
Ключевые слова: Ключевые слова: пожарно-спасательное подразделение, общественное здание, газодымозащитная служба, пожарная безопасность, метод, модель, алгоритм
В данной статье предлагается новая концепция управления производством холдинга химической промышленности как основы математического обеспечения автоматизированной системы управления. В основе концепции лежит использование как традиционных методов проактивного управления (превентивного и предиктивного), так и проактивного управления нового поколения, которое не только упреждает наступление нежелательных событий, но и обеспечивает снижение частоты появления подобных событий в будущем. Разработана система основных понятий (концептов) и принципов проактивного управления производством. Предложенная концепция позволит развить существующее математическое обеспечение автоматизированной системы управления производством и повысить его эффективность.
Ключевые слова: производство, автоматизированная система управления производством, математическое обеспечение, концепция, проактивность, стратегии, проактивное управление
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.4 - Управление в организационных системах
В данной работе рассматриваются методы оценки собственного положения по видеоизображению. Предлагается надежный двухэтапный алгоритм восстановления структуры сцены по ее наблюдаемым видеоизображениям. В предлагаемом алгоритме на этапе извлечения и сопоставления признаков используется случайная выборка на основе разрезов графа соседства для отбора наиболее вероятных совпадающих пар признаков, На этапе нелинейной оптимизации применяется улучшенный алгоритм оптимизации с адаптивным коэффициентом затухания и динамической регулировкой доверительной области. По сравнению с классическим алгоритмом Левенберга-Маркарда (Levenberg-Marquard, LM), глобальная и локальная сходимость могут быть лучше сбалансированы. Для упрощения решений системы на этапе групповой настройки используется метод дополнения Шура, позволяющий существенно сократить объем вычислений. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность и эффективность предложенного алгоритма.
Ключевые слова: 3D-реконструкция, граф-разрез, структура из движения (SfM), RANSAC, оптимизация настройки пучка, алгоритм Левенберга-Марквардта, надежное сопоставление признаков
Статья посвящена разработке и экспериментальной проверке внешнего механизма балансировки нагрузки для кластеров серверов, обслуживающих распределённую образовательную сеть. Предложен гибридный подход, сочетающий классические методы (Round Robin, Least Connections) с эволюционным поиском на базе генетического алгоритма. На модельном уровне показано, как задача распределения сеансов пользователей формулируется через минимизацию максимальной загрузки и ограничение задержек. Разработанное решение реализовано целиком на отечественном технологическом стеке — кластерах серверов платформы «1С:Предприятие», контейнерах Docker и интеграционной шине «1С:Шина». Экспериментальное исследование демонстрирует, что новая логика распределения повышает устойчивость системы при колебаниях трафика, снижает задержки для пользователей и рациональнее использует резервные ресурсы, при этом не создавая заметной дополнительной нагрузки на управляющие узлы. Работа подтверждает практическую пригодность эволюционных методов в задачах онлайн-балансировки.
Ключевые слова: балансировка нагрузки, кластеры серверов, генетический алгоритм, имитационное моделирование, 1С:Шина
В работе представлены результаты исследования состояния деревянных конструкций чердачного перекрытия Санкт-Петербургской Духовной Академии Русской Православной Церкви. Указаны основные дефекты и повреждения элементов стропильной системы. Приведены заключения о физико-механических характеристиках балки возрастом более 200 лет. Сделаны выводы о мерах для сохранения работоспособности конструкций.
Ключевые слова: несущая способность деревянных конструкций, биодеструкторы, снижение прочности, стропильная система
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура)
В статье предлагается способ и эксперимент по имитации реализации процессов, протекающих при его проведении, относящийся к области строительства, который может быть использован для прокладки трубопроводов бестраншейным способом под естественными и искусственными преградами, расположенными преимущественно в монолитных скальных грунтах с одновременным формированием футляра, разработкой и обустройством пилотных скважин. Применение способа позволяет расширить возможности по бестраншейной прокладке трубопроводов, снижая риски, связанные с: профилем формируемого футляра; типом грунта в месте проведения работ; вероятностью отклонения от намеченного пути; использованием дорогостоящего оборудования; необходимостью проведения работ по всей площади участка в его поперечном сечении и его длине, использованием взрывчатых веществ.
Ключевые слова: пилотная скважина, алмано-канатный трос, котлован, футляр, рабочий орган, круговой сектор
В работе рассмотрена облегченный модифицированный вариант нейронной сети YOLO-v5, который используется для распознавания объектов дорожной сцены в задаче управления беспилотным автомобилем. В предложенной модели слой субдискретизации (пулинга) заменён на модуль ADown с целью снижения сложности модели. Добавлен модуль C2f в качестве модуля извлечения признаков, чтобы повысить точность за счет объединения признаков. Приведены эксперименты с использованием сцен заснеженных дорог и показана эффективность предложенной модели для распознавания объектов.
Ключевые слова: Бобков А.В., Ду Кэхао, Дай Ифань, Ван Чжун, Чэнь Хао
Характеристики погружного асинхронного электродвигателя, с достаточной для практики достоверностью, описываются теорией многодвигательного электропривода. В этом случае классическая схема замещения погружного асинхронного электродвигателя представляет собой связанную систему из нескольких Т-образных схем замещения. В свою очередь это значительно увеличивает ее вычислительную сложность и снижает быстродействие АСУТП. Предлагается с помощью методов планирования эксперимента построить математическую модель погружного электродвигателя в виде полиномов с существенно большим быстродействием. В области применимости, расхождения в оценке энергетических показателей не превышают 1,1%, между предложенными моделями и классическими Т-образными схемами замещения.
Ключевые слова: автоматизированная система управления, математическая модель, полином, средняя абсолютная процентная ошибка, вычислительная сложность, методы планирования эксперимента, диаграмма рассеяния, модальный интервал, погружной электродвигатель, пакет ротора
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Железобетонные конструкции (ЖБК), эксплуатирующие в естественных условиях Крайнего Севера, подвергаются попеременному замораживанию и оттаиванию. Воздействие циклов замораживания и оттаивания (ЦЗО) приводит к деградации не только прочностных, но и деформационных свойств (ДС) бетона. В действующих нормах проектирования ЖБК ДС бетона и арматуры назначены как среднестатистические величины. В данной работе исследуется влияние изменчивости ДС бетона на обеспеченность несущей способности изгибаемых железобетонных элементов до и после ЦЗО.
Ключевые слова: циклы замораживания и оттаивания, статистическая закономерность сопротивления, изгиб, железобетон, предельная деформация бетона, обеспеченность несущей способности, изменчивость деформационных свойств бетона
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия