Разработки СО РАН - каталоги программ и БД

Поиск по каталогам:

2016-12-23

Назначение:   Программа предназначена для уточнения возможных последствий в случае возникновения эпидемии туберкулеза с лекарственно-устойчивыми штаммами на территории рассматриваемого региона, а также для составления прогнозов развития заболевания.

Область применения:   Математическая эпидемиология Туберкулеза, прогнозирование эпидемии.

Используемый алгоритм:   В работе рассмотрена задача определения параметров для нелинейной системы дифференциальных уравнений, описывающая распространение эпидемии туберкулеза с лекарственно-устойчивыми штаммами. Алгоритм решения состоит из комбинации оптимизационных методов: метода имитации сверхбыстрого отжига (стохастический метод) - для поиска области "глобального минимума" целевого функционала из любого начального приближения из области определения вектора параметров модели, и метода минимальных ошибок (градиентного метода) - для поиска самого "глобального минимума" в найденной области. 

Подробное описание обратной задачи, модели, совмещенного алгоритма, пошаговых алгоритмов двух методов, явный вид градиента и сопряженной задачи, а также пример использования программы -  в файле "Инструкция по работе с программой".

Функциональные возможности:
1. Задание точности решения.
2. Работа с реальными или синтетическими данными.
3. Возможность задать любой вектор определяемых параметров модели.
5. Возможность ограничения определяемых параметров интервалом допустимых значений.
6. Возможность варьировать количество измеряемых функций модели и количество точек измерения. 

Во время работы программа выдает на каждой итерации .txt файлы со значениями функционала, значением относительной ошибки и значениями восстанавливаемых параметров .

Инструментальные средства создания. Программа написана на языке программирования C++ в среде разработки Visual Studio 2015.

Публикации:
1. Kabanikhin S.I., Krivorotko O.I. Identification of biological models described by systems of nonlinear differential equations // Journal of Inverse and Ill-Posed Problems, Vol. 23, Iss. 5, 2015. P. 519-527. DOI: 10.1515/jiip-2015-0072.
2. Ильин А.И., Кабанихин С.И., Криворотько О.И., Воронов Д.А., Каштанова В.Н. Численное решение прямых и обратных задач эпидемиологии // Труды шестой международной молодежной научной школы-конференции «Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач» в Сибирские электронные математические известия, Т. 12, 2015. С. С90-С96.

2016-12-06

Назначение - программа предназначена для управления монтажным комплексом, состоящим из специального оборудования (гидравлические машины и домкрат). 
Область применения - АСУ, АСУ ТП, технологический процесс - монтаж с помощью гидравлических машин провода и/или лидер-троса

Используемый алгоритм:

Алгоритм программы представлен в прикрепленном файле (algoritm_programmy.jpg).

После запуска программы ("Начало") необходимо ввести исходные данные (так называемые "начальные параметры"). Программа определяет положение регуляторов давления. После этого на экране отображаются исходные данные и расчетные параметры.

Счетчик длины протяжки каждый раз обнуляется, как и счетчик времени протяжки провода.

После этого переключается кран гидронасоса на режим "Пуск".

Включается зажигание двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Происходит прогрев ДВС.

Определяется температура и частота вращения ДВС (отражается на экране).

В случае, если температура превышает 70С, увеличивается подача топлива в системе. Если нет, ДВС продолжает прогреваться до этой температуры.

После этого увеличиваются обороты ДВС. Если они больше 2200 об, тогда катушка с проводом поднимается в рабочее положение. Если нет, продолжается разгон ДВС.

Гидроаппараты насоса переключается из режима "Пуск" в "Рабочий режим".

Увеличивается подача насоса. Если скорость подачи меньше номинальной, процесс переключения не заканчивается, если больше, то происходит протяжка провода в рабочем режиме.

Режим протяжки отображается на экране оператора (сколько метров протянуто).

Если длина протяжки меньше на 0,9 заданной длины, снижается подача насоса, если больше, тяжение провода продолжается до этой величины.

Со снижением подачи насоса также снижается подача топлива в ДВС.

По достижению длины протяжки, соответствующей 0,95 длины протяжки, подается сигнал, если не достигнуто это значение, работа ДВС и насоса не заканчивается.

При минимальной скорости система может работать в ручном режиме, ДВС и насос по достижению 0,97 от всей строительной длины продолжают работать, иначе происходит перевод регуляторов в положение "выключено", система останавливается. Регуляторы и счетчики сбрасываются. Можно распечатать протокол тяжения провода.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

На экране операторского интерфейса три рабочих окна. Первое - "начальные параметры". В нем указываются первоначальные данные (настройки) системы монтажного комплекса (номинальное усилие, зависящее от типа прокладываемого провода), усилие протяжки (также зависит от типа провода), скорость, длина протяжки (режим работы оборудования (гидравлических машин)), а также погонная масса провода (берется под определенный вид провода) и длина провода (строительная длина провода).

Второе рабочее окно - "Параметры работы лебедки". В нем указываюся текущие значения скорости, ускорения и длина разгона. Окно активно после нажатия кнопки "Пуск", аналог динамометра на гидравлических машин с ручным управлением. 

В последнем, третьем окне под названием "Временные параметры" указываются текущие показатели монтажного оборудования (гидравлической натяжной машины). "Время работы" указывает, сколько времени прошло с начала тяжения, "Время разгона" - сколько потребовалось времени на разгон до скорости 1,4 м/с (~5 км/ч), "Время до торможения" и "Время торможения" - аналогично периоду разгона, показывает текущие значения.

В окне "Длина пройденного пути" и "Длина начала торможения" показывают, склолько провода протянуто и сколько осталось с начала торможения метров провода.

В окнах "Начальные параметры" и "Параметры работы лебедки" задаются начальные параметры. Процесс запуска машины отражается в окне "Временные параметры". Подсчет идет с 0 с и до конца монтажа провода или лидер-троса, при этом указывается Длина пройденного пути (строительная длина, начиная с 0 м и заканчивая длиной провода на катушке барабана (порядка 4000 м). Длина начала торможения указывается "Время торможения".

Поскольку скорость прокладки составляет 1,4 м/с, процесс не быстрые, показания в  окне "Временные параметры" представляют собой нарастающие значения (от 0 с до строительной длины провода. 

Таким образом, алгоритм считывает показания с датчиков на гидравлической лебедки, разгон и выбег (торможение) - процессы не быстрые.

Кнопка "Стоп" позволяет выключить процесс, а "Сброс" установить параметры, согласно типу прокладываемого провода.

Подробное описание программы в публикация:

Картовенко А. В.    Исследование и создание автоматизированного гидравлического монтажного комплекса ЛЭП ВЛ / Картовенко А. В. // Известия ВУЗов. Сер. "Машиностроение". - 2013. - № 2. - С. 48-52.
 
Картовенко А. В.    Динамическая модель монтажного комплекса воздушных линий электропередач / Картовенко А. В. // Известия ВУЗов. Сер. "Машиностроение". - 2012. - № 12. - С. 66-69.

Функциональные возможности - программа управляет монтажным комплексом, считывает показания с датчиков. Ограничением по обработке данных является стандартная строительная длина провода на катушке кабельного барабана, соответствует порядка 4 км.

Инструментальные средства создания - TRACE MODE 6

2016-06-24

Назначение: Расчет прямого и обратного преобразования Фурье.

Область применения: Цифровая голография, оптическая физика.

Используемый алгоритм: Алгоритм преобразования Фурье методом Кули-Тьюки (Cooley-Tukey). Алгоритм Кули-Тьюки позволяет значительно сократить количество операций для двумерного дискретного преобразования Фурье [1]. Распараллеливание происходит на платформе CUDA, в которой выполняется элементарная операция Алгоритма Кули-Тьюки, так называемая «бабочка» над элементами массива.

1. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ.—М.: Мир, 1989.—448 с. 

Используемые сокращения: FFT - Fast Fourier Transform (быстрое преобразование Фурье), iFFT - Inverse Fast Fourier Transform (обратное быстрое преобразование Фурье)

Программа выполняет следующие функции:

  • Загрузка изображения формата jpg.
  • Преобразование изображение в массив комплексных чисел.
  • Расчет прямого преобразования Фурье методом Кули-Тьюки (по нажатию на кнопку FFT)
  • Расчет обратного преобразования Фурье методом Кули-Тьюки (по нажатию на кнопку iFFT)

Работа с программой: в приложенном архиве располагается программа для OC Windows в виде исполняемого файла (папка redist) и в виде исходного кода (папка src). Для запуска программы необходимо запустить файл GPU_FFT.exe (для примера приложено изображение 512.jpg). На вход подается изображение, из него формируется комплексный массив данных. Данный массив подается на графическую видеокарту, в которой производится расчет преобразования Фурье. 

Функциональные возможности:

  • Расчет прямого и обратного преобразования Фурье методом Кули – Тьюки.
  • Запись получившихся преобразований в файл. Вывод информации о видеокарте.
  • Обработка изображений не более чем 8096х8096 пикселей.

 

Инструментальные средства создания: Microsoft Visual Studio 2013, CUDA Toolkit 7.5.

2016-06-16

Назначение - восстановление трёхмерных объектов с использованием автостереоскопического подхода
Область применения - цифровая голография, цифровая голографическая микроскопия, оптическая физика.

Используемый алгоритм: автостереоскопический подход. 

На вход программы подаётся файл модели трёхмерного объекта в формате obj. Формат obj можно использовать для представления данных цифровой голораммы. Вычисляются размеры и крайние точки объекта. Модель объекта отображается согласно автостереоскопическому подходу: воссроизведение разных видов модели, с последовательной сменой вида, с задаваемой скоростью. Изменение кадра, с достаточно быстрой для человеческого глаза частотой, благодаря инертности зрения воспринимается как объёмное изображение [1].

1. Методы формирования и оценки качества автостереоскопических изображений / Диссертация / Савельев В.В. – 2014

Функциональные возможности:

  • восстановление трёхмерных объектов на дисплее с помощью автостереоскопического подхода,
  • возможность настройки параметров отображения объекта: выбор модели, скорость изменеия вида, толщина сечения объекта, 
  • обрабатывается любой файл формата obj, в котором модель состоит из примитива - треугольник.

Программный продукт выполняет следующие функции:

  • Загрузка трёхмерных объектов
  • Расчёт буфера глубины для отрисовки необходимого вида объекта

Инструментальные средства создания - Microsoft Visual Studio 2013, С++, OpenGL, GLSL.

2016-06-01

Назначение - Анализ направления прихода широких атмосферных ливней (ШАЛ)
Область применения -  Физика космических лучей
Используемый алгоритм - В программе вычисляется амплитуда и фаза k-ой гармоники n точек на круге прямых восхождений, αi, i=1,..,n (направления прихода космических лучей в экваториальной системе координат) в заданном интервале энергии (в единицах эксаэлектронвольт=1018 эВ) Алгоритм опубликован в [1].
Функциональные возможности - анализ направления прихода ШАЛ.
Инструментальные средства создания - Fortran

В приложении находятся 2 файла:

1) Описание программы.doc - описание программы

2) Garm_analiz_EAS.zip - архив содержащий три файла:

   а) Code.f90 - программа гармонического анализа направлений прихода атмосферных ливней по прямому восхождению в экваториальной системе координат

  б) Data.txt - входные данные программы для примера

  в) Out.txt - выходные данные программы для примера

[1] А. А. Иванов, А. Д. Красильников, С. И. Никольский. Эффект органиченной статистики в наблюдаемом распределении направления прихода космических лучей сверхвысоких энергий. Сб. ФИАН / Краткие сообщения по физике/ - М. : ФИАН. - 1990. - №6.- С. 30-32.