Автоматизированное построение и визуализация алгоритмов моделей надежности с использованием Google Colab и Simintech

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В данной работе представлен комплексный подход к решению системы дифференциальных уравнений Колмогорова с использованием облачной платформы Google Colab. Целью исследования является создание алгоритмического решения, реализующего метод Рунге – Кутта на языке Python, включая разработку программного кода, который позволяет точно оценить количество интегрирований, что дает возможность работать с использованием специализированной библиотеки scipy.integrate, так и без ее применения. Для повышения эффективности моделирования создана структурная схема решения данных уравнений с использованием программного обеспечения SimInTech. Методология включает разработку и тестирование численного интегрирования, а также построение визуализаций динамических моделей надежности. Представленные авторами методы автоматизации и визуализации обладают высокой адаптивностью и могут быть использованы в образовательные программы для студентов, изучающих теорию надежности и теорию автоматического управления. Применение математического аппарата марковских случайных процессов, расширяет возможности анализа и прогнозирование поведения сложных систем. Авторами показано, что применение предложенных подходов позволяет сократить время, необходимое для проведения сложных вычислений, а также значительно повысить наглядность и информативность визуализации создаваемых моделей. Указанные преимущества проявляются при работе с масштабными наборами данных и методами стимулирования устойчивости, где традиционные методы либо требуют гораздо больше ресурсов, либо обеспечивают недостаточную эффективность. Выводы работы подтверждают высокую эффективность и гибкость предложенного подхода к автоматизации и управлению процессами, используя методики практико-ориентированных инструментов, направленных на повышение адаптивности и устойчивости.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Виктор Степанович Артемьев

Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова

Автор, ответственный за переписку.
Email: electricequipment@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0860-6328
SPIN-код: 8912-5825
Scopus Author ID: 58002154300

старший преподаватель кафедры информатики

Россия, Москва

Алексей Сергеевич Максимов

Российский биотехнологический университет

Email: maksimov@mgupp.ru
SPIN-код: 7284-7751

кандидат технических наук, профессор кафедры информатики и вычислительной техники пищевых производств

Россия, Москва

Список литературы

  1. Викторова В.С., Степанянц А.С. Модели и методы расчета надежности технических систем. 2-е изд., испр. М.: ЛЕНАНД, 2016. 256 с.
  2. Босенко Т.М., Фролов Ю.В. Применение облачных платформ глубокого и машинного обучения студентами в условиях дистанционного образования // Актуальные проблемы теории и практики обучения физико-математическим и техническим дисциплинам в современном образовательном пространстве: IV Всероссийская (с международным участием) науч.-практ. конф., посвященная 75-летию факультета физики, математики, информатики Курского государственного университета (Курск, 16–17 декабря 2020 г.). Курск: Курский гос. ун-т, 2020. С. 414–417. EDN: MZVPKJ.
  3. Бутов Р.А., Величко В.И. Возможности платфомы Google Colaboratory для применения в учебном процессе на примере расчета пластинчатого теплообменника // Информатизация инженерного образования: матер. VI Междунар. науч.-практ. конф. (Москва, 12–15 апреля 2022 г.). М.: МЭИ, 2022. С. 83–86. EDN: ZKWASF.
  4. Алферова Т.В., Трохова Т.А. Компьютерное моделирование элементов динамических систем в Python // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 3 (32). С. 58–64. EDN: RBMNLU.
  5. Основы моделирования в SimInTech: метод. пособие / сост. А.И. Ляшенко, Д.П. Вент, Н.В. Маслова. Новомосковск, 2018. 42 с.
  6. Хабаров С.П., Шилкина М. Основы моделирования технических систем. Среда SimInTech: учеб. пособие для вузов. 2-е изд., стер.. СПб.: Лань, 2024. 120 с. ISBN: 978-5-507-47711-1.
  7. Мокрова Н.В., Григорьев А.О., Артемьев В.С. Синтез финитного управления в агропромышленном комплексе в условиях импульсных нагрузок // Вестник Чувашского гос. аграрного университета. 2024. № 3 (30). С. 189–197. doi: 10.48612/vch/3t59-rm1b-2mte.
  8. Захаров В.О., Питерский Н.С. Анализ режимов работы нейтрали в средe динамического моделирования SIMINTECH // Технологии, энергетика и экономика: труды XXI Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3 т. (Смоленск, 24–25 апреля 2024 г.). Смоленск: Универсум, 2024. С. 34–39.
  9. Пиляев С.Н., Афоничев Д.Н., Врагов С.А. Структура компьютерной программы пространственно-векторного управления матричным преобразователем напряжения в программном комплексе SIMINTECH // Теория и практика инновационных технологий в АПК: матер. нац. науч.-практ. конф. (Воронеж, 1 апреля 2024 г.). Воронеж: Воронежский гос. аграрный ун-т им. Императора Петра I, 2024. С. 350–355.
  10. Гросс В.Ю., Губин Е.С. Среда динамического моделирования SIMINTECH в процессе обучения студентов-электромехаников // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2023. № 2. С. 194–197
  11. Artemyev V., Mokrova N., Hajiyev A. Theoretical and practical aspects of the application of the dynamic programming method in optimal control problems // Machine Science. 2024. Vol. 13. No. 1. Pp. 46–57. doi: 10.61413/GIPV6858.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Граф состояний системы и матрица интенсивностей переходов из состояния в состояние

Скачать (51KB)
3. Рис. 2. Решение системы дифференциальных уравнений Колмогорова в Google Colab с помощью функции odeint()

Скачать (92KB)
4. Рис. 3. Решение системы дифференциальных уравнений Колмогорова в Google Colab без функции odeint()

Скачать (93KB)
5. Рис. 4. Решение системы дифференциальных уравнений Колмогорова в Google Colab по более простому коду

Скачать (93KB)
6. Рис. 5. Структурная модель решения системы дифференциальных уравнений в SimInTech

Скачать (158KB)
7. Рис. 6. Решение системы дифференциальных уравнений Колмогорова в SimInTech

Скачать (141KB)

© Юр-ВАК, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://www.urvak.ru/contacts/