В статье представлен метод количественной оценки зигзагообразности траекторий движения транспортных средств, позволяюший выявить потенциально опасное поведение водителей. Алгоритм анализирует изменения направления движения между сегментами траектории и включает этапы предварительной обработки данных: слияние близко расположенных точек и упрощение траектории с использованием модифицированного алгоритма Рамера–Дугласа–Пекера. Эксперименты на сбалансированном наборе данных (20 траекторий) подтвердили эффективность метода: точность — 0.8, полнота — 1.0, F1-мера — 0.833. Разработанный подход может применяться в системах мониторинга движения, предупреждения аварий и обнаружения опасного вождения. Дальнейшие исследования направлены на повышение точности и адаптацию метода к реальным условиям.

Ключевые слова: траектория, анализ траекторий, зигзагообразность, упрощение траекторий, алгоритм Рамера–Дугласа–Пекера, yolo, обнаружение объектов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Рассмотрены существующие системы управления горочными вагонными замедлителями и методы их технической диагностики. Выявлены недостатки существующих аналитических методов технической диагностики. Выявлены факторы, помогающие повысить точность технической диагностики вагонных замедлителей, доступные в существующих горочных автоматизированных управляющих комплексах. Предложен подход к построению интеллектуальной системы, уточняющей текущее состояние вагонного замедлителя, на базе деревьев решений. Предложен способ повышения качества деревьев решений, построенных с использованием технологии Data Mining, в условиях малого объема обучающих примеров. В основе подхода лежат идеи самоорганизации интеллектуальных систем. Повышение точности решающих правил продемонстрировано на проверочных базах данных примеров.

Ключевые слова: "сортировочная горка, управляющие комплексы, напольные устройства, вагонные замедлители, интеллектуальные системы, многофакторный анализ, классификация по признакам, алгоритмы самоорганизации, автоматическое приобретение знаний, мягкие вычисления

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.9.3 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

В данной работе предложена новая модель открытой многоканальной системы массового обслуживания с взаимопомощью между каналами и ограниченным временем ожидания заявки в очереди. Представлены общие математические зависимости для вероятностных характеристик такой системы.

Ключевые слова: система массового обслуживания, очередь, обслуживающее устройство, взаимопомощь между каналами

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящее время ключевыми аспектами разработки программного обеспечения являются безопасность и эффективность создаваемых приложений. Особое внимание уделяется безопасности данных и операций с базами данных. В статье освещаются методы и техники разработки безопасных приложений на основе интеграции языка программирования Rust и системы управления базами данных (СУБД) PostgreSQL. Рассматриваются ключевые концепции Rust, такие как строгая типизация, программная идиома (шаблон) RAII, макроопределения, неизменяемость, и как они способствуют созданию надежных и производительных приложений при работе с базой данных. Рассматривается, как интеграция с PostgreSQL позволяет эффективно управлять данными при высоком уровне безопасности, исключая распространенные ошибки и уязвимости. Практический пример демонстрирует преимущества использования Rust в сочетании с PostgreSQL для создания системы управления расписаниями занятий, обеспечивая целостность и безопасность данных.

Ключевые слова: язык программирования Rust, безопасность памяти, RAII, метапрограммирование. СУБД, PostgreSQL

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

Рассматривается вариант построения модели привода ориентации солнечных батарей на основе двигателя постоянного тока и ПИД управлением. Ориентация в пространстве осуществляется по двум осям: азимутальной и зенитальной. Модель используется для оптимальной настройки параметров ПИД-регулятора при отработке требуемых углов ориентации в условиях порывистых ветровых воздействий. В качестве основных критериев настройки используются: малое перерегулирования при отработке угла, апериодический (не колебательный) характер переходных процессов, минимальная динамическая ошибка компенсации ветровых воздействий при отработке угла, минимальное время установления при отработке воздействия. Оптимизация регулятора осуществлялась методом покоординатного спуска. Приводится вариант настройки регулятора для оптимального режима с приведением графиков процессов, подтверждающих его практическую оптимальность. Построенная модель привода может использоваться при реализации цифрового двойника системы контроля и управления приводом ориентации панелей солнечных батарей.

Ключевые слова: математическая модель привода, ПИД-регулятор, солнечная панель, порывистые ветровые воздействия, азимутальная и зенитальная ориентация, оптимизация по комплексному критерию

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.5 - Энергетические системы и комплексы

В данной статье рассматриваются особенности реализации модели для распознавания болезней яблонь по листьям. В ходе работы проведен ряд экспериментов с известными архитектурами сверточных сетей, рассматривается влияние на точность модели разных архитектур нейронных сетей, изменение параметров сети. Приводится описание практического опыта построения своей сети классификации болезней и решение проблем, возникающих при реализации. В частности, показано, что пакетная нормализация или углубление сети может положительно сказываться на таком эффекте, как затухание градиентов. Для наглядности в работе приведены графики обучения нейронных сетей. В процессе работы сформированы выводы и рекомендации.

Ключевые слова: искусственный интеллект, компьютерное зрение, нейронные сети, глубокое обучение, машинное обучение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 4.1.4 - Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры

В данной статье представлен обзор существующих конструкционных решений внутритрубных роботов, предназначенных для инспекционных работ. Основное внимание уделено анализу различных механизмов движения и типов шасси, используемых в таких роботах, а также выявлению их преимуществ и недостатков применительно к задаче сканирования продольного сварного шва. Рассмотрены такие типы роботов, как гусеничные, колесные, винтовые и те, которые движутся под действием давления внутри трубы. Особое внимание уделяется проблеме обеспечения стабильного и точного перемещения робота вдоль сварного шва, минимизации боковых смещений и выбору оптимальной системы позиционирования. На основании проведенного анализа предлагаются рекомендации по выбору наиболее подходящего типа движения и шасси для выполнения задачи построения 3D-модели сварного шва с использованием лазерного триангуляционного датчика (далее ЛТД).

Ключевые слова: внутритрубные роботы, инспекционные роботы, 3D сканирование, сварные швы, конструкционные решения, типы движения, шасси, гусеничные роботы, колесные роботы, винтовые роботы, продольные сварные швы, лазерный триангуляционный датчик

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Отрасль железнодорожного транспорта демонстрирует значительные достижения в различных областях деятельности благодаря внедрению прогнозной аналитики. Системы прогнозной аналитики используют данные из множества источников, таких как сети датчиков, исторические данные, погодные условия и т.д. В статье рассматриваются ключевые направления применения прогнозной аналитики на железнодорожном транспорте, а также преимущества, вызовы и перспективы дальнейшего развития этой технологии в железнодорожной инфраструктуре.

Ключевые слова: прогнозная аналитика на железнодорожном транспорте, прогнозирование пассажиропотока, оптимизация грузоперевозок, оптимизация технического обслуживания, управление запасами и снабжением, управление персоналом, финансовое планирование, анализ больших данных

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Рассматривается Simulink-модель, позволяющая рассчитывать переходные процессы объектов, описываемых с помощью переходной функции при любом виде входного воздействия. Описывается алгоритм работы S-функции, выполняющей расчет с помощью интеграла Дюамеля. Приводятся результаты расчетов. Даются рекомендации по заданию параметров модели. Формулируется вывод о возможности применения модели для расчета динамических режимов.

Ключевые слова: имитационное моделирование, Simulink, переходная характеристика, ступенчатая функция, S-функция, интеграл Дюамеля, модельное время

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье представлено моделирование процесса прессования квадратного прутка с использованием конечно-элементного метода в пакете QForm. Описана последовательность этапов моделирования, верифицированная на примере прессования сплава АД31. Проведено совершенствование геометрии прессового инструмента (матрицы) для снижения повреждаемости материала и исключения искривления профиля. Установлено, что скругление углов и калибрующий участок матрицы обеспечивают улучшенные показатели. Подчеркивается важность компьютерного моделирования для оптимизации инструмента и повышения эффективности процесса обработки давлением.

Ключевые слова: прессование, инструмент, матрица, квадратный пруток, конечно-элементный метод

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.6.4 - Обработка металлов давлением

В данной статье освещается использование двухконтурной системы пульсационного сжигания твердого топлива по замкнутой схеме в системе услуг агропромышленного комплекса. Представлены результаты исследования газовых автоколебаний при горении древесных отходов в установке типа резонатор Гельмгольца. Установлено, что при определённых геометрических характеристиках установки удаётся достигнуть значительного уровня звукового давления (до 165 дБ) в камере сгорания при низком уровне шума (до 65 дБ), что способствует повышению эффективности процесса горения и соответствует экологическим требованиям. Предложены возможные области применения данной технологии, такие как утилизация сельскохозяйственных отходов, сушка сельскохозяйственной продукции, отопление тепличных комплексов и животноводческих помещений.

Ключевые слова: пульсационное горение, резонатор Гельмгольца, твердое топливо, сельскохозяйственные отходы, энергоэффективность, утилизация биомассы, агропромышленный комплекс

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.10.2 - Экологическая безопасность

Проведено исследование теплоотдачи в пористых теплообменниках с осадком частиц пыли. Исследовано влияние длины теплообменника и наличия осадка на число Нуссельта. Выявлено, что увеличение длины теплообменника с 5 до 30 мм приводит к повышению числа Нуссельта на 39,72-81,35% в зависимости от числа Рейнольдса. Формирование осадка на поверхности теплообменника приводит к снижению числа Нуссельта на 2,8-6,6%.

Ключевые слова: теплообмен, гидродинамика, расчет, число Нуссельта, число Рейнольдса, математическое моделирование, формирование осадка, микроэлектроника, системы охлаждения, радиатор

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

В статье рассматривается качественное влияние на образование эмульсии. Произведено исследование базовой модели образования эмульсионного слоя. Определено влияние «внутренних» и «внешних» параметров на внутренние характеристики процесса образования эмульсии. Исследование, проведённое в статье, поможет учитывать полученные зависимости при расчетах режимных и конструктивных параметров устройств.

Ключевые слова: эмульсионный слой, вязкость, плотность, эмульсия, вращающийся цилиндр, жидкость, состав эмульсии

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Работа посвящена применению модели машинного обучения с подкреплением для автоматизации планирования дислокации мест рубок в лесном хозяйстве. Предложен метод оптимизации выбора лесосек на основе алгоритма оптимизации проксимальной политики (Proximal Policy Optimization). Разработана информационная система, адаптированная для обработки данных лесоустройства в матричном виде и работы с геоинформационными системами. Проведенные эксперименты демонстрируют способность находить рациональные варианты размещения лесосек с помощью предложенного метода. Полученные результаты являются перспективными для использования интеллектуальных систем в лесной отрасли.

Ключевые слова: обучение с подкреплением, глубокое обучение, дислокация мест рубок, лесное хозяйство, искусственный интеллект, оптимизация планирования, сплошные рубки

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 4.1.6 - Лесоведение, лесоводство, лесные культуры, агролесомелиорация, озеленение, лесная пирология и таксация

В статье предложен алгоритм определения дефектов стеклоткани с помощью методов машинного обучения. Рассмотрены различные типы архитектур нейронных сетей, такие как модели с частотой срабатывания нейронов, сеть Хопфилда, ограниченная машина Больцмана, сверточные нейронные сети. Для разработки алгоритма выбрана сверточная нейронная сеть. В результате тестирования программы нейросеть отработала корректно с высоким показателем процента обучения.

Ключевые слова: стеклоткань, дефекты, машинное обучение, сверточные нейронные сети, тестирование, точность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.6.16 - Технология производства изделий текстильной и легкой промышленности

в статье приводятся результаты вычислительных экспериментов по использованию управляющих надстроек на основе искусственной нейронной сети (ИНС) класса RNN и алгоритма «случайный лес», влияющих на разрушающую способность операторов генетического алгоритма (ГА) и способных изменять траекторию движения популяции в пространстве решений непосредственно при работе эволюционной процедуры для трудоемких задач. В данном исследовании приводятся полученные результаты с вычислениями на CPU и CPU+GPGPU в ресурсоемкой задаче синтеза динамических имитационных моделей бизнес-процессов с использованием математического аппарата теории сетей Петри (СП), и сравнение с работы ГА без управляющей надстройки, ГА и управляющая надстройка на основе ИНС класса RNN, ГА и алгоритм «случайный лес». Для моделирования работы ГА, ИНС, алгоритма «случайный лес», моделей бизнес-процессов предложено использование графового представления с использованием различных расширений СП, приводятся примеры моделирования выбранных методов с помощью предложенного математического аппарата. Для работы ИНС и алгоритма «случайный лес» по распознаванию состояния популяции ГА предложен ряд правил, которые позволяют выполнить управление процессом синтеза решений. На основании проведенных вычислительных экспериментов и их анализа показаны сильные и слабые стороны применения предложенных алгоритмов машинного обучения в качестве управляющей надстройки.

Ключевые слова: сеть Петри, дерево решений, случайный лес, машинное обучение, теория сетей Петри, двудольный направленный граф, интеллектуальные системы, эволюционные алгоритмы, системы поддержки принятия решений, математическое моделирование, теория графов

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

При измерении силы света размеры источника света должны быть малы по сравнению с расстоянием фотометрирования. В этом случае выполняется закон квадратов расстояния, который можно применять на практике и получать высокую точность измерений, если расстояние фотометрирования превышает наибольший размер источника света не менее чем в 10 раз. Для источников света с конечными размерами при малых расстояниях до освещаемой поверхности в этот закон необходимо вводить поправки. В настоящей работе приводятся результаты расчетов погрешностей при использовании закона квадратов расстояния для источников света конечных размеров различных форм и различных светораспределений.

Ключевые слова: закон квадратов расстояния, сила света, погрешность измерений, расстояние фотометрирования.

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.6 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

В статье рассматривается процесс формирования кавитационных пузырей. Одной из эффективных конструкций регулирующей аппаратуры, является клапан осевого типа, для которого разработано математическое описание процесса формирования кавитационных пузырей. Данное описание позволяет оценить структуру пузырей в зависимости от основных режимных и конструктивных размеров клапана.

Ключевые слова: клапан, кавитационные пузыри, вероятность, функции

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На примере ограждающей конструкции здания, рассмотрена задача связанной нелинейной нестационарной теплопроводности, в которой учтено влияние меняющейся влажности на теплотехнические характеристики неоднородной теплопроводящей среды. Влажность рассматривалась как переменная величина, зависящая от влаго- и праопроницамости среды, а также от объема конденсации и испарения влаги. При решении использован численно-аналитический метод, в котором модель, рассматриваемого теплопроводящего объекта дискретизировалась методом конечных элементов по пространственным координатам, а по временной переменной решение находилось аналитически. Линеаризация уравнений осуществлялась методом Пикара. На примере типового узла примыкания трехслойной стены к плите перекрытия, решен практический пример по математической модели и предложенной методике решения задачи. Результаты решения сопоставлены с результатами решения аналогичной линейной задачи.

Ключевые слова: нелинейная нестационарная задача, численно-аналитический метод, теплопроводность, испарение, конденсация

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В работе предлагается подход, позволяющий повысить эффективность использования моделей машинного обучения в задачах мониторинга на основе использования метрических пространств. Под эффективностью при этом понимается решение ключевых задач мониторинга – повышение заблаговременности выявление нежелательных инцидентов и снижение, по возможности, ложных срабатываний системы. Подход носит универсальный характер и не зависит от конкретных алгоритмов машинного обучения (в основном методов классификации) и способов измерения расстояния между элементами метрического пространства. Подбор наилучшей комбинации методов осуществляется путем перебора на основе предложенной методики. Подход апробирован на наборе синтетических и реальных данных.

Ключевые слова: мониторинг, машинное обучение, классификация состояний, прогнозирование инцидентов, заблаговременность, выявление аномалий

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье излагаются математические основы частотно-временного анализа сигналов с использованием алгоритмов Empirical Mode Decomposition (EMD), Intrinsic Time-Scale Decomposition (ITD) и Variational Mode Decomposition (VMD). Рассматриваются синтетические и реальные сигналы, искаженные аддитивным белым гауссовским шумом с различным отношением сигнал/шум. Произведено комплексное сравнение алгоритмов EMD, ITD и VMD. Исследована возможность применения этих алгоритмов в задачах очистки сигналов от шума и спектрального анализа. Произведена оценка времени выполнения алгоритмов и стабильности вычислений.

Ключевые слова: частотно-временной анализ, очистка от шума, декомпозиция, мода, преобразование Гильберта-Хуанга, Empirical Mode Decomposition, Intrinsic Time-Scale Decomposition, Variational Mode Decomposition

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье рассмотрены проблемы износа роликов трайб-аппарата, связанных с рассогласованием скоростей в режиме сопровождения материала. Существующие методы борьбы с износом борются со следствием проблемы, а не с причиной. Одним из способов снижения интенсивности износа бочек роликов является разработка метода, позволяющего скорректировать скорость электродвигателя трайб-аппарата с целью уменьшения рассогласования скоростей между рабочей поверхностью ролика и заготовки, учитывая существующие технологические требования по созданию тянущих и тормозящих усилий. Предложен алгоритм расчёта корректировки скорости на основании натяжения металла, компенсирующий износ ролика и снижающий силу трения. Моделирование системы с разработанным алгоритмом показало устранение рассогласования скоростей во время сопровождения материала, а, следовательно, она позволит снизить интенсивность износа роликов.

Ключевые слова: система корректировки скорости, трайб-аппарат, износ роликов, натяжение металла, система управления, рассогласование скоростей, снижение силы трения

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Рассматривается использование расширения PDO языка сценариев PHP в качестве метода взаимодействия с различными системами управления базами данных при разработке PHP-приложений. Подчеркиваются преимущества PDO перед традиционными подходами, такими как mysql и pgsql расширения, указывая на его универсальность, поддержку подготовленных запросов, удобство работы с ошибками, поддержку транзакций, и легкость в обучении. Через практические примеры кода демонстрируется, как эти преимущества могут быть реализованы в реальных сценариях работы с базами данных. Затрагивается поддержка подготовленных запросов как одного из мощных механизмов защиты от SQL-инъекций. В заключении подчёркивается важность PDO для современной PHP-разработки, акцентируется внимание на повышенной безопасности, гибкости и удобстве поддержки кода, что делает его предпочтительным выбором для современных разработчиков.

Ключевые слова: PHP, PDO, базы данных, СУБД, безопасность, подготовленные запросы, транзакции, программирование

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

В статье рассказывается о разработанных автором программах, предназначенных для автоматического управления расчетами, проводимыми в пакете Gaussian, а также обработки полученных результатов. Gaussian является мощной квантово-химической программой, позволяющей решать самые разнообразные задачи, связанные с исследованием химического строения и свойств соединений и их реакций. Однако данная программа обладает своими особенностями, которые в некоторых задачах создают необходимость многократного перезапуска расчета. Кроме того, в ряде случаев могут потребоваться дополнительные вычисления. Например, если речь идет об исследовании реакции, а не отдельной молекулы, характеристики реакции необходимо вычислять, используя результаты расчетов участвующих в ней молекул. Автоматизируя процесс исследования и проводя вычисления, недоступные напрямую в Gaussian, программы-оболочки позволяют существенно сэкономить время пользователя и избавить его от рутинной работы.

Ключевые слова: математическое моделирование химических реакций, квантово-химический расчет, квантово-химические методы, программное обеспечение, Gaussian, программа-оболочка, автоматизация исследования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье представлены основные этапы и рекомендаций по разработке информационно-аналитической системы (ИАС) на основе геоинформационных систем (ГИС) в сфере рационального управления лесными ресурсами, обеспечивающей обработку, хранение и представление информации о лесных древесных ресурсах, а также описание некоторых частных примеров реализации ее отдельных компонентов и цифровых технологий. Рассмотрены такие этапы разработки ИАС: этап сбора и структурирования данных о лесных древесных ресурсах; этап обоснования типа программной реализации ИАС; этап выбора оборудования; этап разработки блока анализа и обработки данных; этап разработки архитектуры взаимодействия блоков ИАС; этап разработки интерфейса приложения ИАС; этап тестирования ИАС. Взаимодействие между клиентской и серверной частью предлагается реализовывать на основе технологии Asynchronous JavaScript and XML (AJAX). Библиотеки «Leaflet» с открытым исходным кодом рекомендуется использовать для визуализации геоданных. Для хранения больших объемов данных на сервере предложено использовать систему управления базой данных SQLite. Предложенные подходы могут найти применение при создании ИАС для формирования управленческих решений в сфере рационального управления лесными древесными ресурсами.

Ключевые слова: геоинформационные системы, лесные ресурсы, методика, веб-приложение, технология AJAX, SQLite, Leaflet, обработка информации

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации