CC BY
12
The analysis of power-energy processes occurring in a combat vehicle with periodic impacts on the body in the shooting process. The influence of deformation processes in the nodes and details of tower installations of the combat vehicle, causing oscillatory processes of different frequencies, the accuracy of the shooting.
Key words: rapid-fire cannons, Shockwave power impact the distribution of energy dissipation, deformation, rotational motion.
Volkov Stepan Stepanovich, doctor of physico-mathematical sciences, professor, vol-kovstst@,mail. ru, Russia, Ryazan, Ryazan higher airborne command school general of the army V. F. Margelov,
Puzevich Nikolay Leonidovich, candidate of technical sciences, docent, chief of Department, kafedra. at@,mail. ru, Russia, Ryazan, Ryazan higher airborne command school general of the army V. F. Margelov,
Demikhov Sergey Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, deputy chief of Department, kafedra. at@,mail. ru, Russia, Ryazan, Ryazan higher airborne command school general of the army V.F. Margelov,
Klyushin Andrei Aleksandrovich, adjunct, andrei-klyushin@,mail. ru, Russia, Ryazan, Ryazan higher airborne command school general of the army V. F. Margelov
УДК 658.262; 658.512:005
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ВОЕННОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
В.И. Гнатюк, С. А. Дорофеев, О.Р. Кивчун
В статье рассмотрена математическая модель процесса электропотребления при эксплуатации объектов военной инфраструктуры с использованием тран-зактного способа организации квазипараллелизма. В качестве аналитического ядра целевой функции оптимизации данной модели принимается интегральный показатель эффективности. Такой подход позволяет создать научно методические предпосылки для оптимизации процесса углубленных энергетических обследований, проводимых после соответствующих процедур рангового анализа.
Ключевые слова: моделирование, электропотребление, объекты военной инфраструктуры, имитационная модель, ранговый анализ.
В статье [1] рассмотрен подробно один из подходов исследования процесса электропотребления с точки зрения его управления при эксплуатации объектов военной инфраструктуры (ОВИ) на основе статической модели, смысл которой заключается не в классическом поиске оптимального значения целевой функции в области варьирования параметров, а в определении оптимальной стратегии изменения параметров, которая
441
минимизирует издержки на пути движения потребителей к наилучшим значениям ресурса в заданный момент времени. Реализация данной модели даёт значительно хорошие результаты, однако не позволяет исследовать системные свойства объектов, а также производить расчёты в динамическом режиме на длительных интервалах времени.
С этой целью предложена математическая модель процесса электропотребления при эксплуатации ОВИ с использованием транзактного способа организации квазипараллелизма (рис. 1). Оптимизационные процедуры алгоритма реализуются с использованием градиентных методов многомерной оптимизации и выпуклого анализа.
Простейшим и в то же время весьма эффективным является метод наискорейшего подъема с использованием одномерного поиска. В качестве аналитического ядра целевой функции оптимизации принимается формируемый имитационной моделью интегральный показатель эффективности [2]. Таким образом, целевая функция
ф(*1,¿2,...,^) = 1Р, (1)
где - 1-й параметр варьирования на входе модели; N - общее количество параметров варьирования.
Рис. 1. Структура математической модели процесса электропотребления объектов военной инфраструктуры при транзактном способе имитации (ПП - подпрограммы)
442
При этом циклично осуществляется одномерный поиск в направлении наискорейшего подъема с использованием соотношения [3]:
= 8оЫ + (2)
где б?1^ - новое значение 1-го оптимизируемого параметра; б0^ - старое значение 1-го оптимизируемого параметра; - 1-й коэффициент в ортогональном разложении градиента; О - параметр, определяющий скорость процесса.
Параметр О нормирует шаги наращивания оптимизируемого параметра в направлении градиента и задается априорно. Соответствующие коэффициенты в ортогональном разложении градиента целевой функции получаются путем численного расчета зависимости:
Эф /
^ =
I (Эф / Э^ I2 (3)
\М=1
Получив одномерный оптимум в направлении данного градиента, находят новый градиент и повторяют процесс. Наиболее существенным недостатком является невозможность определения глобального оптимума в случае мультимодальности гиперпространства отклика. Поэтому данные процедуры дополняются выпуклым анализом [3]:
[(ев! + (1 - 0)б2) е Ь, 3"(б!,б2 ) е Ь а 0 е [0,1]; ф(0в1 + (1 - 0)в2) > 0ф(в1) + (1 - 0)ф(в2), (4)
3"(б1,б2)е Ь а б1 Ф б2 а 0е [0,1]; ()
(0б1 + (1 - 0)б2)е Н,3"(б1 ,б2)е Н а 0е Н. где 0 - элементы числового промежутка; в1 и в2 - произвольные точки области определения.
Совместное выполнение трех условий (4) позволяет заключить, что в данной области определения возможна эффективная оптимизация с использованием численных методов нулевого порядка (единственно доступных в условиях имитационного моделирования). Если оболочка гиперпространства оптимизации аффинна, то необходимо расширить область определения и повторить анализ. Если, в свою очередь, область определения не является выпуклым множеством, то необходимо разделить ее на ряд подмножеств и проводить анализ каждого из них в отдельности. Наконец, если гиперпространство не является вогнутой функцией, то оно должно быть рассечено промежуточной линейной гиперплоскостью с последующим анализом по частям. Наряду с процедурами выпуклого анализа может также осуществляться анализ модели на чувствительность с использованием канонического уравнения прямой:
б
Х_с к-1 оХ
1
б1
_82
к-1 Е к-1
_ _ sN _ SN
к к-1 б1 _ б1
к к-1 б2 _ б2
к к-1 SN - SN
(5)
где - координата по 1-му параметру в гиперпространстве оптимизации £ к к-1
искомой Х -точки; Б1 и б1 - координаты по 1-му параметру варьирования
текущей и предыдущей известных точек.
Таким образом, по результатам моделирования можно определить важные прогнозные параметры. Как показали моделирование и неоднократная практическая реализация модели процесса электропотребления ОВИ в программно-аппаратном комплексе управления электропотреблением, при транзактном способе имитации позволит сэкономить в ближайшие пять лет до 10-12 % денежных средств за счет учёта именно динамических свойств. На рисунке 2 показан интерфейс автоматизированного рабочего места по реализации процедуры прогнозирования электропотребления в рамках процесса моделирования [4-6].
Рис. 2. Интерфейс автоматизированного рабочего места краткосрочного прогнозирования
Немаловажным резервом является также создание научно методических предпосылок для проведения углубленных энергетических обследований, проводимых на ОВИ после соответствующих процедур статической модели. Дальнейшее внедрение таких моделей еще больше увеличивает общий положительный эффект [4-6].
Список литературы
1. Гнатюк В.И., Кивчун О.Р., Дорофеев С.А. Управление электропотреблением при эксплуатации объектов военной инфраструктуры // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 1. С. 215-230.
2. Дорофеев С. А., Кивчун О.Р., Прохода А.Н. Оценка реализации потенциала энергосбережения при эксплуатации объектов военной инфраструктуры // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 1. С. 267-275.
3. Гнатюк В.И. Потенциал энергосбережения техноценоза. Калининград: КИЦ «Техноценоз», 2013. [Электронный ресурс] URL: http://gnatukvi.ru/index.fi les/potential.pdf (дата обращения 10.01.2018).
4. Гнатюк В.И., Луценко Д.В., Кивчун О.Р., Васильев В.Н. Методика мониторинга электропотребления электротехнического комплекса Калининградской области // Промышленная энергетика, 2015. № 3. C. 26 31.
5. Гнатюк В.И., Кивчун О.Р. Интеллектуальные технологии мониторинга электропотребления объектов припортового электротехнического комплекса // Морские интеллектуальные технологии, 2017. 3 (37). Т.1. С. 138-135.
6. Дорофеев С.А., Кивчун О.Р. Снижение электропотребления при эксплуатации объектов припортового электротехнического комплекса на основе оценки системного и объектного потенциалов энергосбережения // Морские интеллектуальные технологии, 2017. Т. 2. Вып. № 38. С. 117-121.
Дорофеев Сергей Алексеевич, канд. техн. наук, начальник кафедры № 512, [email protected], Россия, Калининград, Филиал ВУНЦ ВМФ ««Военно-морская академия» в г. Калининграде,
Гнатюк Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., mail@,gnatukvi.ru, Россия, Калининград, Калининградский государственный технический университет,
Кивчун Олег Романович, канд. техн. наук, старший преподаватель, [email protected], Россия, Калининград, Филиал ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» в г. Калининграде
MA THEMA TICAL MODEL OF THE PROCESS ENERGY CONSUMPTION IN THE OPERATION OF MILITARY INFRASTRUCTURE
V.I. Gnatyuk, S.A. Dorofeev, O.R. Kivchun 445
The article describes a mathematical model of the process of power consumption in the operation of military infrastructure using a transactional method of quasi-parallelism. As an analytical core of the target optimization function of this model, the integral index of efficiency is taken. This approach allows to create scientific methodological prerequisites for optimization of the process of in-depth energy surveys conducted after the relevant procedures of the rank analysis.
Key words: modeling, power consumption, objects of military infra-structure, simulation model, rank analysis.
Dorofeev Sergey Alexeevich, candidate of technical sciences, head of department, dorofeev19 73@mail. ru, Russia, Kaliningrad, Filial of the Naval Academy of the Navy "Naval Academy" in Kaliningrad,
Gnatyuk Viktor Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, mail@,gnatukvi. ru, Kaliningrad, Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad,
Kivchun Oleg Romanovich, candidate of technical sciences, senior lecturer, oleg_kivchun@,mail.ru, Russia, Kaliningrad, Fililv VUNTS Navy "Naval Academy" in Kaliningrad
УДК 623.98; 534.222; 004.93'1
РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАСПОЗНАВАНИЯ МОРСКИХ ЦЕЛЕЙ С АППРОКСИМАЦИЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК ОБНАРУЖЕНИЯ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ВМФ
В. А. Пятакович, А.М. Василенко
Статья посвящена результатам исследования факторов, от которых зависит качество работы системы морского мониторинга с элементами искусственного интеллекта, эффективность операций обнаружения и распознавания, составляющих процесс идентификации морской цели. Приведен расчет показателей эффективности обнаружения морской цели (надводного корабля, подводной лодки, специального морского аппарата) при различных условиях. Рассмотрены выражения показателя эффективности гидроакустических средств для различных видов функций полезности и аппроксимации характеристик обнаружения стандартным нормальным распределением.
Ключевые слова: показатели эффективности обнаружения, распознавание морских целей, аппроксимация характеристик обнаружения, функции полезности, интеллектуальные системы.
Современные радиогидроакустические средства построены по иерархическому принципу и являются средствами «многоразового действия» предназначенными для решения широкого круга задач. Оценка эффективности таких систем также должна подчиняться иерархическому принципу
446
