Инженерно-строительный вестник Прикаспия

Научно-технический журнал АГАСУ

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ПЕРСЕПТРОНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ СИСТЕМЫ

С. Аббасипаям, Н.В. Мокрова

Московский государственный строительный университет, г. Москва, Россия

Сокращение выбросов в системах электрогенераторов напрямую коррелирует с количеством топлива, которое они используют. В данной статье выполнено моделирование газовой турбины промышленной системы электроснабжения. Энергия, необходимая турбинам, в значительной степени обеспечивается за счет ископаемых видов топлива. Точное понимание динамики газовой турбины приводит к лучшему контролю и, следовательно, к снижению расхода топлива, что в конечном итоге положительно влияет на окружающую среду. Использование алгоритмов искусственного интеллекта предложено в качестве мощного инструмента для моделирования и идентификации промышленных систем со сложной нелинейной динамикой, таких как газовые турбины. С использованием исходных параметров входа и выхода газовой турбины, построена модель искусственной нейронной сети персептрона. Перед основным процессом идентификации алгоритма, с целью улучшения функциональности сети, данные предварительно обработаны. Нейросетевая программа перцептрона включает в себя различные обучающие функции, различное количество нейронов, а также типы активации для скрытых слоев и выходного слоя сети. Результаты реализации алгоритма приведены с использованием различных линейных, радиальных и симметричных передаточных функций в среднем и выходном слоях. Результаты показывают, что функция обучения (trainlm) имеет лучший сигнал выхода, чем стандартная (средняя квадратическая ошибка), по сравнению с любыми другими функциями обучения. Искусственная нейронная сеть персептрона может использоваться в качестве метода для моделирования и идентификации сложных систем с нелинейной динамикой.
Ключевые слова: газовая турбина, идентификация системы, нейронная сеть персептрона, оценка параметров, искусственное нейронное моделирование.

USING PERSEPTRON NEURAL NETWORK TO DETERMINE THE PARAMETERS OF THE INDUSTRIAL SYSTEM

S. Abbasipayam, N.V. Mokrova

Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia

The reduction in emissions in power generator systems is directly correlated with the amount of fuel they use. In this article, the simulation of a gas turbine of an industrial power supply system is performed. The energy required by the turbines is largely provided by fossil fuels. An accurate understanding of gas turbine dynamics leads to better control and therefore lower fuel consumption, which ultimately has a positive impact on the environment. Use of artificial intelligence algorithms is proposed as a powerful tool for model-ing and identifying industrial systems with complex nonlinear dynamics, such as gas turbines. Using the initial parameters of the gas turbine input and output, a model of the artificial neural network of the perceptron is constructed. Before the main algorithm identifi-cation process, in order to improve the network functionality, the data is pre-processed. The perceptron neural network program includes various training functions, a different number of neurons, and activation types for hidden layers and the output layer of the network. The results of the algorithm implementation are presented using various linear, radial, and symmetric transfer functions in the middle and output layers.
The results show that the training function Levenberg-Marquardt optimization has a better output signal than the standard (mse), compared to any other training functions. The artificial neural network of the perceptron can be used as a method for modeling and identifying complex systems.
Keywords: gas turbine, system identification, perceptron neural network, parameter estimation, artificial neural modeling.

Полный текст статьи

МОДЕЛЬ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ОСВОЕНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНАМ УЧЕБНОГО ПЛАНА

И.В. Аксютина, В.М. Зарипова, И.Ю. Петрова

Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, г. Астрахань, Россия

В статье обоснована необходимость разработки программного обеспечения для контроля распределения компетенций и индикаторов их достижения по дисциплинам учебного плана. Это программное обеспечение и база данных компетенций, индикаторов и результатов обучения должны быть интегрированы с базой учебных планов в 1С Университет. В статье определены правила проверки распределения компетенций и индикаторов по дисциплинам учебного плана. Множество дисциплин учебного плана и множество компетенций и индикаторов представлено в виде двудольного графа, что позволяет алгоритмизировать процесс проверки согласованности распределения компетенций и индикаторов по дисциплинам. Разрабатываемое программное обеспечение позволит осуществлять контроль полноты и качества распределения результатов освоения в каждой ОПОП ВО, реализуемой в вузе, в соответствии с учебным планом.
Ключевые слова: ФГОС ВО 3++, компетенция, учебный план, дисциплина, контроль на согласованность, анализ качества.

MODEL OF CONTROL OF INTRODUCTION AND DISTRIBUTION OF COMPETENCIES IN DISCIPLINES OF THE UNIVERSITY CURRICULUM

I.V. Aksyutina, V.M. Zaripova, I.Yu. Petrova

State University of Architecture and Civil Engineering, Astrakhan, Russia

The article substantiates the need to develop software to control the distribution of competencies and indicators of their achievement in the disciplines of the curriculum. This software and the database of competencies, indicators and learning outcomes should be integrated with the information system maintaining the curriculum base (like 1C University). The article defines the rules for checking the distribution of competencies and indicators between disciplines of the curriculum. A set of disciplines and set of competencies and indicators are presented in the form of a bipartite graph, which allows to algorithmize the process of checking the consistency of the distribution of competencies and indicators between disciplines. The developed software will make it possible to control the completeness and quality of the distribution results in each curricula, implemented at the university.
Key words: GEF HE 3 ++, competence, curriculum, discipline, control for consistency, quality analysis.

Полный текст статьи

МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ ПОДДЕРЖКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И УНИВЕРСИТЕТА

В.М. Зарипова, И.Ю. Петрова, И.В. Аксютина, Ю.А. Лежнина

Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, г. Астрахань, Россия

В статье рассмотрена модель цифровой платформы поддержки взаимодействия региональных предприятий и университета. Эта модель обеспечивает формирование универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций выпускников инженерных специальностей вузов на основе активного участия студентов в выполнении реальных проектов по заказам предприятий региона. Ядро цифровой платформы – виртуальное пространство для поддержки инженерного творчества – позволяет не только расширить возможности сотрудничества между университетами и предприятиями, но и вовлечь студентов в практическую деятельность, формирующую навыки работы в команде, лидерство, системное и критическое мышление, способность к творческим инновационным решениям. Визуализация практического опыта студентов через открытую базу данных инновационных проектов сотрудников и студентов вуза упрощает процесс трудоустройства выпускников.
Ключевые слова: цифровая платформа, взаимодействие предприятий и университета, инженерное творчество, базы знаний.

MODEL OF A DIGITAL PLATFORM FOR SUPPORTING INTERACTION OF REGIONAL ENTERPRISES AND THE UNIVERSITY

V.M. Zaripova, I.Yu. Petrova, I.V. Aksyutina, Yu. Lezhnina

State University of Architecture and Civil Engineering, Astrakhan, Russia

The article discusses a model of a digital platform for supporting the interaction of regional enterprises and the university. This model provides the formation of universal, general professional and professional competencies of graduates of engineering specialties of universities based on the active participation of students in the implementation of real projects on orders from enterprises in the region. The core of the digital platform is a virtual space to support engineering creativity, which allows not only to expand the possi-bilities of cooperation between universities and enterprises, but also to involve students in practical activities that form teamwork skills, leadership, systems and critical thinking, the ability to creative innovative solutions. Visualization of practical experience of students through an open database of innovative projects of employees and students of the university simplifies the process of em-ployment of graduates.
Keywords: digital platform, interaction between enterprises and the university, engineering creativity, knowledge bases.

Полный текст статьи

К ВОПРОСУ О СОЗДАНИИ МОДЕЛЕЙ САМООБУЧЕНИЯ ПРОГРАММ ПРИ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

Д.В. Блувштейн

Управления Федерального казначейства по Костромской области, г. Кострома, Россия

Рассмотрено исследование процесса создания моделей самообучения программ при человеко-машинном взаимодействии. Одной из целей организации процесса самообучения программ, задействованных в интерфейсе, является увеличение скорости работы пользователей. Производительность пользователя находится в прямой зависимости от длительности выполнения им работы. Факторы, влияющие на работу пользователя: длительности восприятия исходной информации; длительности интеллектуальной работы; длительности физических действий пользователя; длительности реакции системы. Процесс размышления занимает почти все время, в течение которого пользователь работает с компьютером. Увеличение скорости этих размышлений приводит к увеличению скорости работы пользователя. Для реализации целей необходимо создать ряд компонент: программу самообучения; программу слежения за действиями пользователя; модули реализации дополнительных действий.
Кратко изложены принципы работы данных компонент. Программа самообучения в результате взаимодействия с программой слежения за действиями пользователя обучается различным дополнительным действиям, которые составляют правила и хранятся в базе данных. Приведен пример типичной последовательности действий пользователя при создании нового документа и работа правил.
Рассмотрены подходы, позволяющие с помощью программы самообучения для автоматизированной системы реализовать одну цель – увеличение скорости работы пользователей.
Ключевые слова: пользовательский интерфейс, взаимодействие, пользователь, самообучение, модель, диалог, алгоритм, правила.

AS FOR DEVELOPMENT OF MODELS OF SELF-STUDY PROGRAMS WITHIN HUMAN-COMPUTER INTERACTION

D.V. Bluvshtein

Department of the Federal Treasury for the Kostroma region, Kostroma, Russia

Research of the process of creating of models of self-study programs within Human-Computer Interaction has been considered. One of the goals of organizing of self-study programs process involved in the interface is to increase the speed of users’ work. User’s produc-tivity is directly dependent on the duration of their work. Factors affecting their work are as following: duration of perception of the original information; duration of intellectual work; duration of the user’s physical actions; duration of the reaction system. Process of thinking takes almost all the time during which user works with a computer. Increasing the speed of these reflections leads to an increase in the user’s speed. To achieve the goals, it is necessary to create a number of components such as following: self-study program; tracking program for user’s actions; modules for the implementation of additional actions.
Principles of functioning of these components have been briefly stated. Self-study program can be trained and perform various ad-ditional actions that make up the rules, which are kept in the database as a result of interaction with the tracking program for user’s actions. An example of a typical sequence of user’s actions when creating a new document and performance of the rules is given.
Approaches that let to realize one goal that is an increase in the speed of user’s work using self-study program for an automated system are considered.
Keywords: user interface, interaction, user, self-study, model, dialogue, algorithm, rules.

Полный текст статьи

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА НА ОБЪЕКТАХ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

В.С. Гладких

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Россия

Целью работы была разработка методики определения коэффициента стесненных условий труда, позволяющей учитывать сочетания различных факторов сложности. В качестве методов использованы иерархические механизмы комплексного оценивания, представляющие собой дерево критериев, описывающее последовательность обобщения частных критериев, в узлах которого расположены матрицы свертки, отражающие правила агрегирования частных критериев. В качестве результата получена оригинальная формула, позволяющая осуществлять комплексное оценивание таких разнородных критериев как масса, количество и габариты инвентаря, необходимого для подготовки рабочего места, а также трудоемкость самого процесса подготовки идеального рабочего места. Показан наглядный пример применения предлагаемой методики в случае слабого освещения рабочего места. Данная методика может быть использована для управления строительными проектами и корректировки стоимости работ при наличии на объекте строительства таковых факторов.
Ключевые слова: строительство, стесненные условия труда, факторы сложности, агрегирование, иерархические механизмы комплексного оценивания.

METHODS OF DEFINING THE CONSTRAINED LABOUR CONDITIONS COEFFICIENT FOR MAJOR CONSTRUCTION PROJECTS

V. Gladkikh

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russia

The object of this study was to develop methods of defining the constrained labour conditions coefficient, with these methods taking into account interaction of various factors of difficulty. Hierarchical mechanisms of complex estimations were used as these methods, which can be represented as a tree of criteria reflecting consecutive generalisation of separate criteria. At the nodes of the tree there are indicator fold matrices reflecting separate criteria aggregation rules. As a result, an original formula was arrived at which facilitates complex estimation of such diverse criteria as mass, quantity and bulk of equipment necessary for preparing an ideally suitable work-place as well as the effort of the preparation process itself. There is an example given to illustrate implementation of the proposed methods in conditions of a weakly illuminated workplace. Should there be factors of this kind at a construction site, the methods may be used in managing construction projects and adjusting operation costs.
Key words: construction, cramped working conditions, inhibiting factors, aggregation, hierarchical rating and controlling mechanisms.

Полный текст статьи

ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАСЧЕТА СТОИМОСТИ ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОБЩЕДОМОВЫХ ПРИБОРОВ УЧЕТА В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ

М.Г. Костиков В.В. Миронов

Рязанский государственный радиотехнический университет, г. Рязань, Россия

Рассматривается комплексная задача формализации и реализации на практике принципов расчета стоимости жилищно-коммунальных услуг на основе данных общедомовых приборов учета. Приводятся и анализируются преимущества фактического расчета над нормативным расчетом. Рассматриваются три основные варианта ведения расчета, при использовании общедомовых приборов учета: абоненты не оборудованы, абоненты частично оборудованы и абоненты полностью оборудованы индивидуальными приборами учета. Предлагаются алгоритмы и реализация вычислений на основе параметрической модели в автоматизированной расчетной системе. Вводятся понятия периода начисления и периода учета. Приводятся результаты практической апробации решения. Целью работы является построение динамической модели ведения расчета и стоимости коммунальной услуги на основе данных общедомовых приборов учета и построение механизма приведения модели в соответствие с изменяемым законодательством.
Ключевые слова: автоматизированная система, расчет стоимости жилищно-коммунальных услуг, индивидуальные и общедомовые приборы учета.

PRINCIPLES OF IMPLEMENTATION OF CALCULATION COST OF COMMUNAL SERVICES WITH USING COLLECTIVE METERING DEVICES IN AN AUTOMATED SYSTEM

M.G. Kostikov, V.V. Mironov

Ryazan state radio engineering university, Ryazan, Russia

The complex task of formalizing and putting into practice the principles of calculating the cost of housing and communal services based on data from common-use metering devices is considered. The advantages of the actual calculation over the standard calculation are given and analyzed. Three basic calculation options are considered when using common-house metering devices: subscribers are not equipped, subscribers are partially equipped and subscribers are fully equipped with individual metering devices. Algorithms and implementation of calculations based on a parametric model in an automated calculation system are proposed. The concepts of the accrual period and the accounting period are introduced. The results of practical testing of the solution are presented and analyzed. The aim of the work is to build a dynamic model for calculating and the cost of utilities based on data from common house metering devices and to build a mechanism to bring the model into line with the changing legislation.
Key words: automated system, calculation of the cost of housing and communal services, individual and general metering devices.

Полный текст статьи

МЕТОД АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ АДАПТАЦИИ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА ОБЪЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА

Д.А. Лысенко

НИУ МГСУ

С развитием технологий информационного моделирования становится доступным создание информационных моделей объектов строительства. С использованием данных моделей принимаются попытки создания цифровых двойников строи-тельных объектов. В данной статье объект строительства рассматривается как объект, для которого возможно создать информационную модель с целью создания цифрового двойника. Автором предложен метод автоматизированной адаптации цифрового двойника объекта строительства, который позволяет в автоматизированном режиме актуализировать цифровой двойник физическому объекту.
Ключевые слова: цифровые двойники объектов строительства, адаптивность, автоматизированная адаптация, коэффициент адаптации, коэффициент постоянной времени.

THE METHOD OF AUTOMATED ADAPTATION OF THE DIGITAL TWIN OF THE CONSTRUCTION OBJECT

D.A. Lysenko

NUR MGSU

With the development of information modeling technologies, it becomes possible to create information models of construction ob-jects. Using these models, attempts are made to create digital twins of construction objects. In this article, a construction object is considered as an object for which it is possible to create an information model in order to create a digital twin. The author proposes a method for the automated adaptation of a digital twin of a construction object, which allows to automatically update a digital twin to a physical object.
Key words: digital twins of construction projects, adaptability, automated adaptation, adaptation coefficient, time constant coefficient.

Полный текст статьи

СИНТЕЗ АЛГОРИТМА ЦИФРОВОГО РОБАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ К ЗАДАЧЕ СТАБИЛИЗАЦИИ КВАДРАКОПТЕРА

Е.Р. Галяув

Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Россия

Предложено решение задачи слежения за эталонным сигналом параметрически неопределенным нелинейным объектом, который функционирует в условиях действия внешних ограниченных возмущений. Предполагается, что измерению до-ступны только скалярные вход и выход объекта. Целью управления является слежение за эталонной траекторией с малой погрешностью отклонения от некоторого заданного значения. Синтезированный регулятор прост и не требует сложных аналитических расчетов параметров системы управления. На основании теоретических исследований разработан робаст-ный алгоритм управления движением квадракоптера (полет осуществляется по заданной траектории). Синхронизация с эта-лонным сигналом осуществляется посредством цифрового канала связи. Работоспособность полученной системы управле-ния проверена среде Matlab/Simulink.
Ключевые слова: робастное управление, дискретное управление, вспомогательный контур, эталонная модель, ограниченные возмущения, нелинейный объект, квадракоптер.

SYNTHESIS OF THE DIGITAL ROBAST CONTROL ALGORITHM WITH APPLICATION
TO THE PROBLEM OF QUADRACOPTER STABILIZATION

E.R. Galyauv

Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russia

The problem of tracking a reference signal by a parametrically nonlinear plant with disturbances is solved. It is assumed that only the scalar input and output of the plant are available for measurement. The purpose of control is to track the reference trajectory with a small error of deviation from a certain set value. The resulting algorithm is simple and does not require complex analytical calcula-tions of control system parameters. Theoretical calculations are applied to the flight control of the quadrotor. The efficiency of the obtained algorithms was checked in the Matlab/Simulink environment.
Keywords: robust control, discrete control, reference model, limited disturbances, nonlinear plant, quadrotor.

Полный текст статьи