CC BY
223
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №1/2016 ISSN 2410-6070
Дальнейшее совершенствование УДС невозможно без применения недорогих и эффективных организационных методов организации дорожного движения, поэтому службам, отвечающим за ОДД в крупных городах необходимо внимательней присмотреться к таким методам как организация кольцевых пересечений и канализирование пересечений. Список использованной литературы
1. Сильянов В. В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения. - М.: Транспорт, 1977. - 303 с.
2. Гохман В. А., Визгалов В. М., Поляков М. П. Пересечения и примыкания автомобильных дорог: Учебное пособие для автомобильно-дорожных специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1989. - 319 с.
3. Милашечкин А. А., Гохман В. А., Поляков М. П. Узлы автомобильных. - М.: Высшая школа, 1966. - 360 с.
4. Бабков В. Ф. Автомобильные дороги: Учебник для вузов. - 3-е издание переработанное и дополненное. -М.: Транспорт, 1983. - 280 с.
5. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера дорожника/ Под редакцией Федотова Г. А. - М.: Транспорт, 1989. - 437 с.
6. Иносэ X., Хамада Т. Управление дорожным движением/ Под редакцией Блинкина М. Я.: Перевод с английского. - М.: Транспорт, 1983. - 248 с.
© А. С. Кретинин, 2016
УДК 004.02:004.896
И.В.Кудрявченко
К.т.н., доцент
Институт информационных технологий и управления в технических системах ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»
г. Севастополь, Российская Федерация
ОПИСАНИЕ ДВУМЕРНОГО РОЯ ЧАСТИЦ КАК ОБЪЕКТА ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Аннотация
Рассматривается модель двумерного роя частиц (РЧ) для позиционирования и перемещения автономных мобильных интеллектуальных устройств в составе распределенного мобильного объекта с позиций терминального управления. Определяются основные понятия для описания РЧ на основе дискретных пространства и времени.
Ключевые слова
Рой частиц, терминальное управление, дискретное пространство, автономное мобильное интеллектуальное
устройство, распределенный мобильный объект
Современные достижения в области телекоммуникационных и информационных технологий, робототехники, микро- и наноэлектроники, а также в ряде других направлений, являющихся приоритетными для Российской Федерации [1], создают фундамент для создания распределенных мобильных систем и интеллектуальных сетей на базе уже имеющихся и разрабатываемых автономных мобильных интеллектуальных устройств (МИУ). Габариты таких однотипных МИУ, объединяемых в качестве элементов в более крупные распределенные мобильные объекты (РМО), могут находиться в диапазоне от единиц миллиметров до метров. Однако, с учетом характерных расстояний между соседними элементами РМО, которые могут в разы или даже на несколько порядков превышать размеры самих МИУ, можно рассматривать их как материальные точки или частицы. Учитывая это обстоятельство, а также определенное внешнее сходство в поведении биологических коллективных существ и РМО в процессе его формирования,
трансформации и перемещения, в настоящей статье используется термин «рой частиц». Что представляется оправданным, несмотря на несколько отличное содержание данного термина в известной оптимизационной задаче [4]. В частности, в рассматриваемом случае целью исследования является построение модели РЧ, которая может быть применена для формирования и размещения РМО определенной конфигурации в заданных областях пространства и интервалах времени.
Термины и определения
Дискретное п-мерное пространство (ДП) - пространство, в котором все точки изолированы друг от друга, а соседние точки расположены друг от друга на единичном расстоянии, определяемом средними параметрами движения МИУ, и упорядочены в соответствии с выбранным векторным базисом,
составленным из п векторов, где п е П . В простейших случаях ДП является одномерным, двумерным или трехмерным (п=1, 2, 3). Перемещение МИУ между двумя соседними точками ДП осуществляется за дискретное время. Точки ДП также будем называть узлами, а перемещения между соседними точками -переходами.
Соседние точки (узлы) - точки ДП, у которых только одна координата отличается на единицу, а остальные п-1 координаты совпадают.
Дискретное время t (ДВ) - целые числа, характеризующие кратность интервалов времени периоду следования импульсов генератора тактовой частоты цифровой системы [2, с.192], управляющей РМО. Единицу ДВ также будем называть тактом.
Рой частиц - упорядоченная в ДП конечная совокупность из К однотипных МИУ (Ке П , К>2), обладающая некторыми функциональными возможностями. Будем называть параметр К мощностью РЧ, а МИУ, размещенное в узле ДП - частицей.
Расстояние d(А, В) между двумя точками (узлами) А и В ДП - минимальное количество переходов между соседними узлами при перемещении частицы из А в В. Очевидно, что d(А, А)=0.
Минимальное расстояние РЧ - минимальное расстояние между всеми парами узлов ДП, в которых размещены частицы РЧ.
Траектория движения частицы из точки А в точку В - упорядоченная последовательность переходов из А в В. Траектория образует путь Рав, длина которого |Рав| равна общему числу составляющих его переходов.
Введем понятие веса узла и центра масс РЧ, которые для случая двумерного ДП рассмотрим на примере РЧ, изображенного на рисунке 1.
о X \¥ц=0ц+ 112+1 21+222+32з+3 з2+4зз=14
^^12=111+012+221+122+223+2з2+3зз=11 Wlз=2ll+1l2+32l+222+hз+3з2+2зз=14 ^^21=111+2п+021+122+223+2з2+3зз=11 ^^22=2ц+112+121+022+123+132+233=8 W23=311+212+221+122+023+232+133=11 Wзl=2ll+3l2+l2l+222+32з+1з2+2зз=14 Wз2=311+212+221+122+223+032+133=11 ^^33=4ц+312+321+222+123+132+0зз =14 б)
#14 О14
Ом #14
а)
Рисунок 1 - К определению веса узла и центра масс двумерного РЧ
На рисунке 1а изображена схема РЧ (К=7), размещенного в заданной системе координат (0; X, у) , в которой вектора представляют собой множества целых чисел, расположенных вдоль соответствующих осей, а местоположение частиц обозначено затемненными кругами. Определим вес узла РЧ как сумму расстояний от всех частиц РЧ до данного узла и подсчитаем веса всех узлов РЧ (рисунок 1б).
Для расчета весов частиц РЧ воспользуемся формулой (1)
3 3
W=И[(1™ - 'Ми - л)-gj ]
где - элемент исходной матрицы размещения роя
G =
1 1 0
1 1 1
0 1 1
(1)
в которой единице
соответствует наличие частицы в узле, а нулю - ее отсутствие;
1, ] - координаты узлов РЧ ((1=1,2,3; ]=1,2,3).
Из рисунка 1 видно, что центральный узел с минимальным весом W22=8 является точкой симметрии для всей структуры.
Узел РЧ с минимальным весом будем называть центром масс (ЦМ) роя частиц в ДП. В случае, если узлов с минимальным весом несколько, то ЦМ выбирается с учетом предшествующих и/или последующих переходов узлов- претендентов.
Ядром РЧ будем называть Gt - матрицу размещения РЧ в дискретный момент времени t.
Размер роя - произведение числа строк и столбцов матрицы ядра.
Терминальное управление РЧ (РМО) - перемещение ЦМ РЧ в заданную точку ДП в определенный момент ДВ с заданным ядром РЧ.
Основные ограничения
О.1 Средняя скорость частицы Уср= 1 [1 переход/1 такт]. Максимальная скорость частицы может в два раза превышать среднюю скорость: Утах=2-Уср, при условии, что суммарная скорость всех частиц роя не превышает К-Уср.
О.2 Отдельные частицы могут оставаться на месте в течение ограниченного числа тактов в процессе перемещения РЧ. То есть минимальная скорость частицы Утщ=0.
О.3 Частица может переместиться в соседний узел только в том случае, если он свободен.
О.4 За один такт ЦМ может переместиться в соседний узел или остаться на месте.
О.5 Исключается опасное сближение частиц, то есть одновременное нахождение двух и более частиц в одном узле ДП. В случае, если осуществляется одновременное перемещение нескольких соседних частиц, при котором две и более частиц могут за один такт переместиться в один общий соседний узел, такое перемещение блокируется. Все претендующие на это перемещение частицы останавливают свое движение на один такт ДВ (или перемещаются в другие свободные узлы), кроме частицы, обладающей наивысшим приоритетом среди частиц-претендентов, которая осуществляет желаемой перемещение.
О.6 Приоритет частицы может назначаться в зависимости от ее местоположения в узлах ДП по отношению к ЦМ и/или финальной точке траектории ЦМ.
О.7 Все частицы роя доступны для управления как от внешнего источника, так и от специально назначаемых частиц из состава РЧ.
О.8 Частицы наделены способностью объединения в одно- и/или многоуровневые информационные сети [3].
Основные преобразования
П.1 Формирование РЧ - размещение требуемого числа частиц в узлах ДП в соответствии с заданным ядром Go (в момент ДВ t=0). В том числе, за счет объединения по заданному алгоритму частиц двух и более РЧ в один общий рой.
П.2 Трансформация РЧ - изменение взаимного расположения частиц сформированного РЧ в соответствии с заданным алгоритмом его перемещения.
П.3 Перемещение РЧ - перемещение ЦМ по заданной траектории из начальной точки ДП в конечную.
П.4 Деление (кластеризация) РЧ - формирование по заданному алгоритму двух и более РЧ из частиц существующего РЧ.
m=1 n=1
П.5 Распад РЧ- необратимое преобразование РЧ, которое сопровождается его естественной убылью и дезинтеграцией в результате утраты частицами функциональности по следующим причинам:
— выполнение частицами роя своего назначения;
— действие неблагоприятных внешних факторов;
— отказ внутренних элементов МИУ. Выводы
Рассмотрены основные понятия, ограничения и названы преобразования, необходимые для построения модели двумерного РЧ с целью применения ее в задаче терминального управления РМО. В результате «привязки» частиц роя к точкам ДП и использованию ДВ для описания поведения РЧ были введены понятия минимального расстояния и ядра РЧ. Это позволяет в дальнейшем, определяя поведение РЧ, опираться, помимо прочего, на положения алгебраической теории помехоустойчивого кодирования и спектрального анализа.
Одним из возможных применений двумерной модели РЧ может стать обработка изображений. В этом случае ядро РЧ следует рассматривать как двумерный фильтр, адаптируемый к особенностям изображения.
Некоторые из введенных ограничений (например, О.1 и/или О.8) могут быть ослаблены или отменены в зависимости от решаемой задачи. Более подробное описание преобразований РЧ, перечисленных в данной статье, будет дано в следующих публикациях автора. Список использованной литературы:
1. Концепция национальной стандартизации. [Электронный ресурс] URL: http://standard.gost.ru/wps/portal/!ut/p/c4/04_SB8K8xLLM9MSSzPy8xBz9CP0os3gLHzeXUFNLYwMLD1dLA0 9vR39DD68g4-BAI_2CbEdFACiQY_Q!/ (дата обращения: 10.01.2016).
2. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера, 6-е изд. /Э.Таненбаум, Т.Остин - СПб.: Питер, 2013. -816 с.
3. Кудрявченко И.В., Иваненко В.И. Оценивание параметров моделей информационных сетей// Инновационная наука. - 2015. - №9. - С.83 - 88.
4. J. Kennedy, R. C. Eberhart. Particle swarm optimization //Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks - Piscataway, NJ, 1995. - pp. 1942-1948.
© И.В. Кудрявченко, 2016
УДК 62
д.т.н., проф. Кузнецов П.М., к.т.н. Москвин В.К.
ИНФОРМЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИБКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРОИЗВОДСТВ
Аннотация
В статье рассматривается вопрос обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции. Существенное влияние на нее оказывает себестоимость и сроки выпуска продукции. С целью решения этой задачи необходим выбор рациональной конфигурации производственной системы.
Ключевые слова
информационные технологии, управление технологические процессы, производство, производственная
система
