2016 год, №3

Содержание выпуска
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО АНАЛИЗА РЕАЛИЗУЕМОСТИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
АРХИПОВА Н.А., ЗОЛОТОЙ С.А., КОРЗУН В.М., КОСТЮЧЕНКО В.Д., КУПРИЯНЕЦ О.Э., СОБОЛЬ А.Л.
Стр. 4 — 11
В статье рассматривается аппаратно-программный комплекс преддоговорного оперативного анализа реализуемости выполнения заказов дистанционного зондирования Земли, являющийся составной частью Белорусской космической системы дистанционного зондирования Земли. Целью разработки аппаратно-программного комплекса является создание автоматизированной системы оперативного анализа реализуемости заказов на космическую съемку с учетом ресурсов двух космических аппаратов, обеспечивающей поддержку принятия решений на преддоговорном этапе коммерческой деятельности. Задача автоматизации процесса оперативного анализа реализуемости заказов дистанционного зондирования Земли решается с использованием подходов многокритериальной оптимизации. Созданный аппаратно-программный комплекс позволяет увеличить скорость и качество выполнения расчетов, а также повысить точность оценки возможности космической съемки с привлечением ресурсов двух космических аппаратов за указанный период времени. Аппаратно-программный комплекс преддоговорного оперативного анализа реализуемости выполнения заказов дистанционного зондирования Земли прошел апробацию для двух спутников и может быть в дальнейшем использован в качестве основы для проведения оперативного анализа реализуемости с учетом ресурсов нескольких космических аппаратов.
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СРАВНЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
РЫБАК В.А., ШОКР АХМАД
Стр. 12 — 18
В статье приводятся результаты аналитического обзора и сравнения наиболее распространённых технологий поддержки принятия управленческих решений: метод анализа иерархий, нейронные сети, теория нечётких множеств, генетические алгоритмы и нейро-нечёткое моделирование. Указаны достоинства и недостатки данных подходов. Определены сферы их применения. Показано, что метод анализа иерархий хорошо работает при условии полной начальной информации, но в силу необходимости сравнения экспертами альтернатив и выбора критериев оценки обладает высокой долей субъективизма. Для задач прогнозирования в условиях риска и неопределённости обоснованным представляется использование теории нечётких множеств и нейронных сетей. Также рассмотрена технология принятия коллективных решений, применяемая как на всеобщих выборах, так и в группе экспертов. Она позволяет сократить время на согласительные совещания для достижения консенсуса путём предварительного анализа всех мнений, представляемых на плоскости в виде точек. При этом согласованность мнений определяется расстояниями между ними.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА С ДВУМЯ ВХОДАМИ В СИСТЕМЕ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОЧЕРЕДЬЮ ПАКЕТОВ В СЕТЯХ TCP/IP
НЕВДАЧИНА О.В., ПОЛОНЕВИЧ А.П., АРТЮЩИК А.С.
Стр. 19 — 25
В статье представлен подход к решению проблемы перегрузок в сетях TCP/IP. Предложен нечеткий регулятор с двумя входами для системы активного управления очередью пакетов в сетях TCP/IP и исследовано его использование в данных системах при случайном изменении нагрузки трафика. Предложенный регулятор имеет два входа, один из которых это значение разницы между текущей длиной очереди, а второй - разница между текущим уровнем использования буфера. На выходе нечеткого регулятора вычисляется значение вероятности отбрасывания пакетов. Математическая модель системы активного управления очередью, которая исследуется, представлена в интерактивной системе MATLAB, где так же продемонстрированы процессы, происходящие в данной системе при случайном изменении нагрузки трафика. Результаты исследований показывают, что AQM-система с нечетким регулятором с двумя входами достаточно стабильно поддерживает заданную текущую длину очереди при достаточно малых значениях вероятности отбрасывания/маркировки пакетов (при желаемом размере очереди q0 = 200 пакетов, среднее значение вероятности отбрасывания/маркировка не больше 3,5·10-3 или меньше 0,35% пакетов отбрасывается или маркируется из общего числа поступающих пакетов). Полученные в работе результаты позволят повысить эффективность функционирования и эксплуатации сетей TCP/IP в результате повышения качества передачи данных. Это происходит за счет внедрения предложенного регулятора при проектировании новых более эффективных маршрутизаторов для сетей и минимизации задержки информации.
СОСТАВНАЯ МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА ОШИБОК В ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛАХ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДАННЫХ
ИВАНОВ Ю.Д., ЛОЗКА Б.В., КОЗЛЮК Е.О.
Стр. 26 — 33
Разработана составная модель источника ошибок в реальных дискретных каналах преобразования данных, основанная на совместном использовании канала с независимыми ошибками и обобщенного канала с коррелированными ошибками, образующими пакеты на фоне независимых ошибок. Организация пакетных ошибок в таком обобщенном канале основана на реализации принципа сжатия отдельных участков фоновых независимых ошибок, что вызывает образование участков, полностью свободных от ошибок. Наличие таких безошибочных участков в канале преобразования не отражает реальные процессы образования ошибок, что приводит к необходимости совместного использования обобщенного канала с пакетными ошибками и канала с независимыми фоновыми ошибками, что обеспечивает присутствие фоновых ошибок на всех участках, кроме пакетов. Такой подход к организации потока ошибок естественным образом соответствует природе образования ошибок в реальных каналах преобразования данных. Кроме того, корректное определение длин пакетов ошибок в составной модели источника ошибок позволяет максимально полно использовать корректирующие свойства кодов при согласовании длин кодовых комбинаций и пакетов ошибок, исправляемых кодами
УПРАВЛЕНИЕ ПО ВЫХОДУ С ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИМ АДАПТИВНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ
ОПЕЙКО О.Ф.
Стр. 35 — 39
Целью работы является увеличение точности и запаса устойчивости в системе с пропорционально-дифференцирующим (ПД) регулятором и неопределенностью параметров объекта посредством адаптации. Адаптивный регулятор должен обеспечить улучшение точности за счет увеличения коэффициента усиления пропорционального канала регулятора, если ошибка ненулевая. Следовательно, с уменьшением ошибки адаптация становится менее интенсивной, и система сохраняет устойчивость в соответствии с прямым методом Ляпунова. Разработан метод параметрического синтеза для адаптивного ПД-регулятора, основанный на локализации корней на комплексной плоскости. Представлен пример расчета с результатами моделирования, показывающий корректность разработанного метода. Адаптивный ПД-регулятор позволяет повысить точность регулирования без потери устойчивости. Канал адаптации, поскольку выполняет интегрирование ошибки регулирования, способен обеспечить астатизм без интегратора в основном контуре. Адаптивный ПД-регулятор эффективен для систем, работающих преимущественно в переходных режимах, основным требованием в которых является получение апериодических процессов. В системах, где преобладает длительный режим и возмущения ограничены, адаптивный ПД-регулятор позволяет обеспечить статическую точность и устойчивость, однако отработка возмущений может оказаться продолжительной.
ЗАПИСЬ БИНАРНЫХ ДАННЫХ НА SD КАРТУ ARDUINO DUE
МИХАЙЛОВ В. Г.
Стр. 40 — 49
Дан краткий обзор микроконтроллеров семейства Arduino, их характеристик и областей применения. Отмечена важность записи параметров исследуемого объекта для отладки систем управления на микроконтроллерах Arduino. Единственной возможностью регистрации параметров в семействе Arduino является запись на SD-карту в текстовом режиме с использованием функций print(), write(). Рассмотрены проблемы, связанные с записью бинарных данных на SD-карту на микроконтроллере Arduino Due. Проведен анализ способов записи бинарных данных на SD-карту Arduino Due, возникающих проблем с неочисткой памяти от предыдущей программы, приводящей к возможности дублирования данных на SD-карте, наличие ошибочной точки зрения об ограничении объемов записи данных и необходимости использования устаревших SD-карт. Рассмотрены пути устранения отмеченных недостатков. Проведена оценка быстродействия различных подходов записи информации на SD-карту. На основании проведенных исследований предложен подход уплотнения записываемой информации за счет преобразования бинарных данных побайтно в символьный массив в коде ASCI без увеличения их объема и записи блоками по 240 байт. Это позволяет максимально использовать возможности стандартной функции write() Arduino и специфику организации памяти SD-карт и увеличить быстродействие более чем в 1100 раз по сравнению с записью в символьном виде по одному байту. Отмечено, что использование предлагаемых на форумах решений исключения дублирования данных из-за неочистки памяти не обеспечивает полноты их устранения. Для Arduino Due для очистки памяти необходимо использования специального программатора или установка новой программы загрузки.
КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ
ПОПОВА Ю.Б.
Стр. 51 — 58
Использование информационных технологий и, в частности, автоматизированных систем управления обучением, увеличивает возможности как преподавателя, так и обучаемого, в достижении своих целей в образовательном процессе. Такие системы предоставляют учебный контент, помогают организовать и контролировать обучение, собирают статистику прогресса, а также могут учитывать индивидуальные особенности каждого пользователя системы. В настоящее время существует огромный перечень как платных, так и бесплатных систем, физически расположенных как на серверах учебных заведений, так и в облаке, предлагающих отличающиеся наборы функциональных возможностей с разной схемой лицензирования и стоимостью. Такое множество создает проблему выбора наилучшей системы. Данная проблема отчасти связана и с отсутствием полной классификации таких систем. Анализ более 30 самых распространенных в настоящее время автоматизированных систем управления обучением показал, что классификацию таких систем необходимо проводить по определенным признакам, в рамках которых могут быть рассмотрены однотипные системы. В качестве классификационных признаков автором предлагаются следующие: стоимость, набор функциональных возможностей, модульность, учет требований заказчика, интеграция контента, физическое расположение системы, адаптивность обучения. Рассматривая системы управления обучением в рамках указанных классификационных признаков и принимая во внимание современные тенденции их развития, можно определить основные требования к ним: функциональность, надежность, удобство использования, низкая стоимость, поддержка стандарта SCORM или Tin Can API, модульность, адаптивность. Согласно данным требованиям на кафедре программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем ФИТР БНТУ под руководством автора с 2009 г. идет разработка, использование и постоянное совершенствование собственной системы управления учебным процессом.
СТАТИСТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ, ПРОВЕДЕННЫЙ С УЧЕТОМ ОЦЕНКИ ИНТЕНСИВНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ И СРЕДЫ ОБУЧЕНИЯ
КОНДРАТЁНОК Е.В., КОНДРАТЁНОК В. А.
Стр. 59 — 67
Система поддержки принятия решений - достаточно мощный инструмент, присутствующий в настоящее время в большинстве сложных систем. Система поддержки принятия решений должна учитывать интенсивность взаимодействия обучающегося со средой обучения. При этом обеспечивается высокий уровень знаний и способность их применения выпускниками. Авторами статьи рассмотрена методика моделирования процесса обучения с применением такой системы с точки зрения статистики. В статье предложен статистический синтез системы поддержки принятия решения для случая, когда посредством использования цепи положительной обратной связи учитывается интенсивность взаимодействия обучающихся и среды обучения. Синтез проведен по критерию минимума апостериорной вероятности получения неудовлетворительной оценки на экзамене (тесте, зачете). Синтез проведен при следующих допущениях: интенсивность взаимодействия обучающегося со средой обучения является дискретной величиной, пространство состояния оценок обучающегося является конечномерным и дискретным, процесс прохождения адаптивного учебного ресурса (последовательной реализации изучения тем и разделов технической дисциплины) имеет вероятностный характер и моделируется цепью Маркова. При этом считалось, что переходные вероятности интенсивности взаимодействия одинаковы, переходная плотность вероятности оценок распределена в соответствии с усеченным слева и справа распределением Гаусса (порядок определения математического ожидания оценки гауссовской плотности и среднеквадратического отклонения в статье описан), а априорная плотность вероятности для первого шага может аппроксимироваться гауссовской плотностью вероятности с учетом априорных сведений о результатах обучающегося, полученных им за изучение обеспечивающих дисциплин. Приведенные иллюстрации достаточно наглядно поясняют основные результаты исследования. Оценка интенсивности взаимодействия обучающегося со средой обучения в статье определена как оценка максимума дискретной апостериорной плотности вероятности.Полученные результаты позволяют реализовать синтезированную систему на практике. Для оценки адекватности разработанной модели авторами статьи был проведен педагогический эксперимент, суть и результаты которого будут приведены в последующих публикациях.