Задачи избегания столкновения агентов при движении постоянно возникают в мультиагентных системах с децентрализованным управлением. Сложность в адаптации данных алгоритмов к реализации на мобильных платформах заключается в возрастающем объеме вычислений при увеличении количества рассматриваемых гентов. Решение данной задачи требует применения более простых вычислительных схем и соответствующих моделей. Классический алгоритм избегания столкновений ORCA основывается на взаимном расчете полуплоскостей возможного столкновения для каждой пары роботов-агентов, что является самым вычислительно затратным этапом алгоритма. Функционально-воксельный метод позволяет хранить в графических образах необходимые локальные геометрические характеристики искомой области, а также проводить большую часть расчетов заранее, благодаря чему возможно упростить проводимые вычисления и ускорить работу алгоритма. В статье предложено построение функционально-воксельной модели искомой геометрической области возможных столкновений агентов посредством интерполяции контура области с помощью кривых Безье. Локальное геометрическое моделирование кривых Безье осуществляется посредством нулевого отрезка на положительной области. Для моделирования динамического случая разработанной статической функционально-воксельной модели предложена четырехмерная графическая модель, осуществляющая распределение результатов моделирования статических случаев в пространственно-временных характеристиках.

Heterogeneous cyber-physical control systems based on digital twins are in demand by Industry 4.0. In accordance with the contemporary systems engineering methodology, such systems are designed at the level of digital models. The paper proposes approaches to formalization and subsequent automation of solving direct and inverse problems of their design. To unify descriptions of heterogeneous components, we follow a viewpoint-based approach to architecture design recommended by the international standard ISO/IEC/IEEE 42010. Following recent trends, we employ category theory as a mathematical framework for the formal description and solution of design problems. Indeed, category theory is a branch of higher algebra specifically aimed at a unified representation of objects of different nature and relationships between them. The design space of a heterogeneous cyber-physical system is constructed as a subcategory of the multicomma category, the objects of which describe possible system architectures with a fixed structural hierarchy represented from a certain viewpoint as diagrams, and morphisms denote actions associated with the parts selection and replacement during the system design. Direct design problems consist in evaluating the properties of the system as a whole by its architecture and are solved using a universal category-theoretic construction of the colimit of the diagram. The solution of inverse problems that require finding variants of the system architecture, which are (sub-, Pareto-) optimal according to the consumer quality criteria, consists in reconstructing diagrams by their colimit edges. For such reconstruction, optimization algorithms of gradient descent type are reasonable to employ, which navigate along the system design space morphisms calculating the path by means of computer algebra. Typical techniques of assembling cyber-physical systems, such as modular composition and aspect weaving, are described in the language of category theory and illustrated. As an example, we outline the design of energy-efficient robotic production lines represented from the behavior viewpoint as discrete-event simulation models.

Рассмотрена задача математического моделирования процесса сушки титановых окатышей в целях оптимизации технологического режима. Для этого построен математический оператор, пере водящий начальну ю изображающую точку в пространстве параметров в конечную вдоль заданной траектории. Исследованы основные закономерности процесса сушки титановых окатышей и определены условия, позволяющие получить минимальное содержание влаги в продукте за промежуток времени, определенный техническим заданием, без дополнительного расхода электроэнергии. Разработаны математическая и компьютерная модели оптимизации теплотехнологического процесса сушки движущейся плотной многослойной массы титановых окатышей, позволившие оптимизировать энергоресурсоэффективность сложной динамической теплотехнологической системы производства титановых окатышей. Полученные результаты применяли для расчета энергоэффективной сушки окатышей в агрегате туннельного типа. Обнаружено, что в оптимальном режиме многослойной сушки окатышей снижается расход энергии и увеличивается качество готового продукта, уменьшается доля возврата, обеспечивая ресурсосбережение, позволяющие получить минимальное содержание влаги в титановых окатышах за промежуток времени, определенный техническим заданием, без дополнительного расхода электроэнергии.

В статье представлен подход к созданию интеллектуальной системы прогнозирования в реальном времени состояний технологического процесса на основе анализа видеоряда изображений, получаемых в результате потоковой съемки видеокамерами, установленными на фурмах доменной печи. Предложены алгоритмы распознавания видеообразов фурменных очагов, а также сценарного прогнозирования эволюции технологических ситуаций. Приводится историческая справка о развитии методов автоматического управления доменным процессом, в частности, об использовании методов искусственного интеллекта. Исследование, результаты которого представлены в настоящей статье, направлены на получение возможности оперативно осуществлять анализ производственной ситуации и прогнозирование ее эволюции в ходе реального функционирования доменного процесса, что позволит в автоматическом либо автоматизированном режиме своевременно принимать решения по корректировке управления. На основе выявляемых закономерностей в изменении видеоданных и посредством разработанного авторами алгоритма анализа и прогнозирования динамики технологического процесса предложен метод раннего обнаружения тенденции возникновения определенных ситуаций на фурмах, в том числе - приводящих к дестабилизации технологического процесса в доменной печи...