№ 2 (2023)
Обзоры, прогнозы
Методы решения задач планирования и регулирования потоков воздушного движения. Ч. 2. Применение методов глубокого обучения с подкреплением
Аннотация
Рассмотрены задачи повышения безопасности и эффективности организации воздушного движения. Главной проблемой при решении задач обнаружения и разрешения конфликтов традиционными методами оптимизации является время вычислений – требуются десятки и даже сотни секунд, но в реальных ситуациях времени на реакцию не так много. В последнее время широкое распространение получило применение глубокого обучения с подкреплением, поскольку с его помощью удается за приемлемое время решать задачи принятия решений с нелинейностью и большой размерности. В последние несколько лет появились исследовательские работы по использованию глубокого обучения с подкреплением для решения задач в области управления воздушным движением. В обзоре уделяется особое внимание применению этого перспективного подхода для решения следующих задач: обнаружения и разрешения конфликтов между воздушными судами, крупномасштабной задачи снижения сложности воздушного движения в воздушном пространстве страны или континента, повышения эффективности использования взлетно-посадочных полос аэропортов на основе улучшенного планирования посадок воздушных судов.
Проблемы управления. 2023;(2):3-18
3-18
Анализ и синтез систем управления
Построение интервальных наблюдателей для дискретных линейных стационарных систем с неопределенностями
Аннотация
Рассматривается задача построения интервальных наблюдателей для систем, описываемых дискретными линейными моделями, при наличии неопределенностей в виде внешних возмущений и шумов измерений, которые представляют собой неизвестные ограниченные функции. Для построения такого наблюдателя используется модель исходной системы минимальной размерности, нечувствительная к возмущениям, матрица динамики которой ищется в идентификационной канонической форме. Приводятся соотношения, позволяющие построить интервальный наблюдатель минимальной сложности, который оценивает множество допустимых значений заданной линейной функции вектора состояния системы. Для случая, когда невозможно построить наблюдатель, нечувствительный к возмущениям, на основе сингулярного разложения матриц, описывающих систему, предложен способ построения наблюдателя, минимально чувствительного к возмущениям. Теоретические результаты иллюстрируются примером построения интервального наблюдателя для электропривода.
Проблемы управления. 2023;(2):19-27
19-27
Терминальное управление подвижными объектами в классе кусочно-постоянных и кусочно-непрерывных функций
Аннотация
Сформулирована задача синтеза терминального управления с разделением координат состояния объекта на два типа: медленно меняющиеся координаты, участвующие в краевых условиях, и координаты контура стабилизации. Для построения управления введена прогнозирующая модель объекта. Получено дифференциальное уравнение для прогнозируемых невязок краевых условий. На его основе произведена дискретизация системы. Задача синтеза рассмотрена поэтапно для управления в классе кусочно-постоянных и кусочно-непрерывных функций. В качестве примера рассмотрена задача управления расходованием топлива ступени жидкостной ракеты-носителя. Актуальность расширения класса функций связана с возможностью учета дополнительных требований к процессу управления. При этом для выбора непрерывных функций на интервалах между разрывами управления используются локальные краевые условия, полученные на этапе синтеза терминального управления в классе кусочно-постоянных функций.
Проблемы управления. 2023;(2):28-36
28-36
Управление в социально-экономических системах
Модели совместной динамики мнений и действий в онлайновых социальных сетях. Ч. 1. Исходные данные и первичный анализ
Аннотация
На примере онлайновой социальной сети ВКонтакте исследуется влияние различных факторов на динамику мнений и действий как на макроуровне («общественное мнение»), так и на микроуровне (мнения и действия отдельных агентов). Описаны исходные данные и ключевые факторы для анализа сетевых взаимодействий. Предложен способ идентификации мнений агентов в сети на основе методов глубокого обучения. Представлены результаты первичного анализа динамики мнений и действий агентов в онлайновой социальной сети, в том числе: выявлен рост поляризации мнений на макроуровне; установлено изменение мнений агентов со временем; определены социально-демографические характеристики агентов, изменивших мнения; определена согласованность мнений и действий агентов между собой; проведена оценка взаимосвязи мнений и действий агентов в социальной сети.
Проблемы управления. 2023;(2):37-53
37-53
Управление техническими системами и технологическими процессами
Формирование пространства признаков и авторегрессионных моделей для прогноза отступлений железнодорожного полотна
Аннотация
Диагностика железнодорожного полотна выявляет отступления параметров рельс в плане и профиле от нормативных значений. Приближение размеров отступлений к предельным значениям требует ограничения скоростей движения поездов. Поэтому прогноз изменений размеров отступлений является актуальной проблемой. Несмотря на значительный объем собираемых данных, эксплуатирующие организации недостаточно применяют методы машинного обучения для повышения качества прогноза параметров отступлений. Предлагаемый метод отличается от известных тем, что позволяет: увеличить размерность пространства признаков путем вычисления отклонений амплитуд отступлений от нормативных значений, площадей отступлений по длинам и амплитудам или отклонениям амплитуд с последующим представлением пространства признаков в виде 3D-матрицы; сформировать множество управляющих параметров (шаг дискретизации по времени, вид сезонных колебаний, количество точек изменения тренда и др.); прогнозировать размеры отступлений в группах, отличающихся видом и положением вдоль железнодорожного полотна. Прогноз ведут в рамках оптимизационной задачи по критерию минимума эмпирического риска и в результате получают семейство авторегрессионных моделей для каждого интервала дискретизации по длине полотна.
Проблемы управления. 2023;(2):54-64
54-64
Управление подвижными объектами и навигация
Построение траектории перелета космического аппарата между околоземными эллиптическими орбитами методом перебора значений параметров внутри сетки данных
Аннотация
Рассматривается задача проектирования оптимальной траектории межорбитального перелета космического аппарата. Приведены алгоритм и результаты реализованного в цикле расчета оптимальных траекторий перелета между околоземными эллиптическими орбитами с различными значениями параметров для космического аппарата с химическим разгонным блоком и фиксированной тягой. Исследование проведено в четыре этапа: формирование первичных диапазонов поиска начальных приближений для типовых оптимизационных задач; интегрирование в цикле с целью нахождения областей сходимости для типовой вариационной задачи; нахождение положения оптимума для каждой постановки задачи внутри принятых диапазонов, реализованное путем расчета невязок конечных условий; анализ полученных результатов. Для решения поставленной задачи применяются численные методы математического анализа, методы математического программирования. Минимизация риска «перешагивания» потенциально оптимального результата достигнута путем варьирования точности на разных этапах расчета. Результатом исследования явилось улучшение первичного решения для «опорного» варианта задачи, выявление областей сходимости, а также наборы векторов начальных приближений, обеспечивающих сходимость, для дальнейшего анализа. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего развития идеи выстраивания и уточнения алгоритма с целью подбора оптимальных начальных приближений для типовых (оптимизация траектории орбитального перелета космического аппарата) и иных оптимизационных задач.
Проблемы управления. 2023;(2):65-74
65-74
Хроника
К 110-летию со дня рождения академика Бориса Николаевича Петрова
Проблемы управления. 2023;(2):75-76
75-76