ПРИМЕНЕНИЕ ИТЕРАЦИОННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПОЛНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

This paper presents a generalization of iterative dynamic programming using Luus-Jakola optimization procedure applied to the solution of optimal feed-back control for nonlinear deterministic systems. Iterative dynamic programming is realized. Efficiency of proposed method is tested on the software complex developed by the authors in C++; a model example of chemical process control is presented.В работе предложено обобщение процедуры итерационного динамического программирования с применением последовательной редукции множества допустимых решений (метода Luus-Jakola) на задачи оптимального управления нелинейными непрерывными детерминированными системами с полной обратной связью. Оно включает поиск коэффициентов представления закона управления функцией насыщения, учитывающей ограничения на величину управления, содержащей в качестве аргумента сумму произведений ортонормированных функций, образующих базисную систему. На основе предложенного алгоритма разработан комплекс программ, эффективность которого продемонстрирована на модельном примере управления химическим процессом

ПРИМЕНЕНИЕ ГИБРИДНОГО МЕТОДА СЛУЧАЙНОГО ПОИСКА В ЗАДАЧАХ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

This paper presents a modification of the Luus-Jaakola global optimization method, which belongs to the class of metaheuristic algorithms. A hybrid method is suggested, using a combination of random search methods: Luus-Jaakola method, adaptive random search method and best trial method. The obtained method is applied to the optimization of parameters of different engineering systems. This class of problems appears during the design of aerospace and aeronautical structures; its goal is the cost or weight minimization of the construction. These problems belong to the class of constrained global optimization problems, where the level surface of the objective function has uneven relief and there is a large number of variables. This means that the classical optimization methods prove to be inefficient and these problems should be solved using metaheuristic optimization methods, which provide sufficient accuracy at reasonable operating time. In this paper, the constrained global optimization problem is solved using the penalty method. Thus, the problem of exterior penalty function optimization is considered, where the penalty coefficients are chosen in such a way as to avoid the violation of the constraints. Two applied problems are considered in the paper: the determination of the high-pressure vessel parameters and the anti rattle spring parameters determination. Using the suggested algorithm, a software complex was developed, which allows us to solve engineering optimization problems. The results obtained using the suggested methods were compared with the results obtained using the non-modified Luus-Jaakola method in order to demonstrate the efficiency of the suggested hybrid random search method.В работе предложена модификация метода случайного поиска с последовательной редукцией области исследования (метода Luus – Jaakola), относящегося к классу метаэвристических методов поиска глобального экстремума. Предложен гибридный метод глобальной оптимизации, основанный на совместном использовании метода случайного поиска с последовательной редукцией области исследования, метода адаптивного случайного поиска и метода поиска наилучшей пробы. Полученный модифицированный метод применен для решения прикладных инженерных задач оптимизации параметров технических систем. Этот класс задач возникает при проектировании ракетно-космических и авиационных конструкций. Целью таких задач является минимизация стоимости или веса рассматриваемой конструкции. Подобные задачи представляют собой задачи условной глобальной оптимизации со сложным рельефом поверхностей уровня целевой функции и с большим числом переменных, что делает применение классических методов глобальной оптимизации малоэффективным, в то время как использование метаэвристических методов позволяет получить достаточно точное решение за приемлемое время. В работе решение задачи глобальной условной оптимизации происходит с использованием метода внешних штрафов. Выполняется переход к задаче оптимизации вспомогательной целевой функции, при этом параметры штрафа подбираются так, чтобы выполнялись наложенные ограничения, определяющие множество допустимых решений. В работе рассмотрены две прикладные задачи: определение параметров сосуда высокого давления и определение параметров натяжной/компрессионной пружины. На основе предложенного алгоритма разработан комплекс программ, решающих данные прикладные задачи, результаты работы которого сравниваются с результатами работы немодифицированного метода случайного поиска с последовательной редукцией области исследования и другими метаэвристическими алгоритмами. Сравнение полученных результатов демонстрирует эффективность предложенного метода

Benefits Analysis of Wind-Optimal Operations For Trans-Atlantic Flights

North Atlantic Tracks are trans-Atlantic routes across the busiest oceanic airspace in the world. This study analyzes and compares current flight-plan routes to wind-optimal routes for trans-Atlantic flights in terms of aircraft fuel burn, emissions and the associated climate impact. The historical flight track data recorded by EUROCONTROL's Central Flow Management Unit is merged with data from FAA's Enhanced Traffic Management System to provide an accurate flight movement database containing the highest available flight path resolution in both systems. The combined database is adopted for airspace simulation integrated with aircraft fuel burn and emissions models, contrail models, simplified climate response models, and a common climate metric to assess the climate impact of flight routes within the Organized Track System (OTS). The fuel burn and emissions for the tracks in the OTS are compared with the corresponding quantities for the wind-optimized routes to evaluate the potential environmental benefits of flying wind-optimal routes in North Atlantic Airspace. The potential fuel savings and reduction in emissions depend on existing inefficiencies in current flight plans, atmospheric conditions and location of the city-pairs. The potential benefits are scaled by comparing them with actual flight tests that have been conducted since 2010 between a few city-pairs in the transatlantic and trans-pacific region to improve fuel consumption and reduce the environmental impact of aviation

Numerical study of magnetic nanofluids flow in the round channel located in the constant magnetic field

In this paper, the study of ferromagnetic nanoparticles behaviour in the constant magnetic field is carried out. For numerical simulation we have used Euler-Lagrange two-component approach. Using numerical simulation we have studied the growth of deposition of nanoparticles on the channel walls depending on the Reynolds number and the position of the magnet. The flow pattern, the concentration field and the trajectory of nanoparticles as a function of the Reynolds number were obtained. The good qualitative and quantitative agreement between numerical simulation and experiments was shown

Dermatoscopic diagnostics of nevus sebaceous of Jadassohn

Aim. The aim of this study was to examine the dermatoscopic signs of nevus sebaceous in its different age periods.Materials and methods. The study sample included 49 patients diagnosed with nevus sebaceus of Ja dassohn, seeking medical assistance in the Ryazan Region Clinical Dermatological and Venerealogical Dispensary during the 2014–2018 period. The age of the patients ranged from 1 month to 69 years.Results. The study describes the main dermatoscopic manifestations of nevus sebaceous of Jadassohn in its different age periods.Conclusions. The results of the study are significant for the differential diagnostics of nevus sebaceous of Jadassohn

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ РОССИИ

This paper investigates the problem of balanced nutrition as basis of the health status of the population and an important component of ensuring the country’s food security in terms of achieving norms of rational food consumption. Based on the data of Budgetary household surveys conducted by Rosstat in 1992-2014 the dynamics of the structure of household’s consumption of basic food products, as well as the energy and nutritional value of rations was analyzed. Since the 1990s the structure of population nutrition has undergone significant changes. However, to date, the consumption rate of fruits, vegetables, dairy products, eggs, recommended by the Ministry of Health of the Russian Federation, have not been achieved. At the same time, norms of sugar and fat consumption are significantly exceeded. The existing diet of Russians increases the risk of developing non-infectious diseases (cardiovascular diseases, oncology, etc.), which are the main causes of death in the Russian Federation.Using the data of selective observation of the population’s diet in 2013, the determinants of the irrational structure of the population’s nutrition were studied at the micro level. On the basis of logit models, the factors and quantitative estimates of their influence on exceeding the norms of sugar, fat consumption, inadequate consumption of fruits and vegetables were determined. Indicators of age, gender, marital status, type of settlement, level of education, number of children in the household and financial position were marked as significant determinants. Respondents of over 60 years old, as well as large families have a high probability of inadequate levels of consumption of fruits and vegetables.Based on these findings, practical recommendations for improving the diet of the population were proposed. This analysis and the methodology used will contribute to the development of a monitoring system for the implementation of the national project «Health and the Doctrine of Food Security of the Russian Federation in the context of achieving rational norms of the food consumption. В работе исследуются проблемы рационального питания как основы состояния здоровья населения и важной составляющей обеспечения продовольственной безопасности страны с точки зрения достижения норм рационального потребления населением продуктов питания. По данным бюджетных обследований домашних хозяйств, проведенных Росстатом в 1992-2014 гг., проанализирована динамика структуры потребления домашними хозяйствами основных продуктов питания, а также их энергетическая и пищевая ценность. С 1990-х годов структура питания населения претерпела существенные изменения, однако на сегодняшний день нормы потребления фруктов, овощей, молочных продуктов, яиц, рекомендованные Минздравом России, пока не достигнуты. В то же время значительно превышены нормы потребления сахара и жиров. Нерациональное питание повышает риск развития у населения неинфекционных заболеваний (сердечно-сосудистых, онкологических и др.), которые являются главными причинами смертности в Российской Федерации.По данным выборочного наблюдения рациона питания населения России в 2013 г., были изучены детерминанты нерациональной структуры питания на микроуровне. На основе логит-моделей были определены факторы и количественные оценки их влияния на потребление сахара, жира, фруктов и овощей. К важным детерминантам были отнесены возраст, пол, семейное положение, тип населенного пункта, уровень образования, число детей в домашнем хозяйстве и материальное положение семьи. Было установлено, что у респондентов старше 60 лет, а также у многодетных семей высока вероятность недостаточного потребления фруктов и овощей.На основе полученных результатов предложены практические рекомендации по улучшению рациона питания населения. Проведенный анализ и используемая методология будут способствовать развитию системы мониторинга реализации национального проекта «Здоровье» и Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации в отношении достижения рациональных норм потребления населением продуктов питания.

Статистический анализ и моделирование изменчивости качества сточных вод в системе производственного водоотведения

This article presents results of the study on economic and statistical justification for improvement of water and environmental management of an industrial enterprise. As a main tool the authors applied - was the method for modeling time series using stationary stochastic processes. The models of the integrated auto-regression and moving average, seasonally adjusted were used as the base. The models of fractionally integrated processes and models of autoregressive conditional heteroskedasticity were tested to reflect the long memory in time series of indicators. Analysis of dynamic links was based on vector autoregression model. The authors demonstrated that for all the analyzed indicators of pollution, along with the apparent lack of mid-level trend, there is a considerable variability of values, which manifested in both annual and non-seasonal cyclical and structural changes. The longstanding interrelations between the individual indicators were revealed - for most of them the damping effect of a single excess discharge of any other indicator lasted for at least a year. The article proves sufficiency of the applied econometric tools which have determined the possibility for reliable forecasting the wastewater quality along with optimization of the measures for preventing excessive discharges. Identifying the character of the periodicity of the discharges with account to seasonality, as well as the synergistic effect of contamination indicated the possibility of increasing the efficiency of water treatment process by selecting the optimum costs. The identification of the inertia of the processes of pollution of individual indicators, testified to their possible aggregation from different sources to the necessity of strengthening of control over wastewater discharges for each anthropogenic source and the natural background contamination. Determining the dynamic interrelations between the individual polluters justified a reasonable opportunity to improve the pool cleanability with regard to the structure and duration of those relations.Представлены результаты исследования по решению задачи экономико-статистического обоснования совершенствования водно-экологического менеджмента промышленного предприятия. В качестве основного инструментария в работе использовалась методика моделирования временных рядов с помощью стационарных случайных процессов. Базовыми моделями являлись модели интегрированных процессов авторегрессии и скользящего среднего с учетом сезонности. Для отражения длинной памяти во временных рядах показателей тестировались модели дробно интегрированных процессов, а также модели авторегрессии с условной гетероскедастичностью. Анализ динамических связей производился на основе модели векторной авторегрессии. Обнаружено, что для всех анализируемых показателей загрязнения, наряду с явным отсутствием тренда среднего уровня, имеет место большая вариабельность значений, проявляющаяся как в годовой, так и несезонной цикличности. Выявлены долговременные связи между отдельными показателями, в частности для большинства из них затухание влияния единичного сверхнормативного сброса любого другого показателя длилось не менее года. Продемонстрированная в работе адекватность применяемого эконометрического инструментария определила возможность достоверного прогнозирования качества сточных вод, а также оптимизации превентивных мер по предотвращению сверхнормативных сбросов. Оценка характера периодичности контролируемых показателей с учетом сезонности, синергетического эффекта загрязнения указала на возможность повышения эффективности процесса водоочистки с выбором оптимального режима затрат. Выявление инерционности временных рядов отдельных показателей свидетельствует о возможной агрегации загрязнения из различных источников сбросов и, как следствие, о необходимости усиления контроля над сбросами сточных вод как по каждому антропогенному источнику, так и по фоновому природному загрязнению. Определение динамических связей между отдельными загрязнителями обосновало возможность повышения очищающей способности пруда с учетом структуры и длительности этих связей

Гендерные и региональные различия в ожидаемой продолжительности жизни в России

The relevance of the chosen topic is closely related to the development of a system for monitoring the implementation of the May Presidential Decree (2018) to increase life expectancy and improve the quality of life of the population. It has been stated that despite the positive dynamics of life expectancy over the past decade, Russia still has a huge regional differentiation (16,6 years for women, 18,2 years for men in 2016) and an average gender gap - 10,6 years. The choice of factors affecting the gender gap in life expectancy in Russian regions is supported by a conclusion most common in foreign studies that climatic conditions, living conditions, the quality of food and drinking water, alcohol consumption are essential components of public health and life expectancy.The article provides an overview of studies on assessment factors of life expectancy, presents the authors’ approach to identifying gender gaps in life expectancy, living conditions, and lifestyle affecting the indicator of life expectancy. The paper presents the results of a comparative analysis of gender gap in life expectancy in Russia and foreign countries. The paper studies the correlation between living conditions and lifestyle, and life expectancy.Classification of the regions by the life expectancy at birth for men and women is an important component of this study. The authors used Rosstat data for 2016 and the k-means method to select three clusters of Russian regions taking into account gender, living conditions and lifestyle. The paper identifies similar health problems of the regions that are associated with alcohol consumption, poor nutrition and poor quality of drinking water, poor housing and living conditions. The lowest life expectancy rates for men and women are recorded in regions of the 1st cluster (Jewish Autonomous Region, Republic of Tuva, Chukotka Autonomous Area). High mortality rates are a result of external causes. There is a poor quality of drinking water and poor nutrition, excessive alcohol consumption, and inadequate housing conditions.Based on the obtained results were determined possible reserves for reducing the gender and regional differentiation of life expectancy.Актуальность выбранной темы тесно связана с необходимостью развития системы мониторинга реализации майского указа Президента Российской Федерации 2018 г. с целью повышения ожидаемой продолжительности жизни (ОПЖ) населения и улучшения ее качества. При этом констатируется, что, несмотря на положительную динамику ОПЖ за последнее десятилетие, в России по-прежнему наблюдается огромная региональная дифференциация (разница в ОПЖ в 2016 г. составляла 16,6 года для женщин и 18,2 года для мужчин) и гендерный разрыв (в среднем по России - 10,6 года). Выбор конкретных факторов, влияющих на гендерные различия в ожидаемой продолжительности жизни в различных российских регионах, подкрепляется наиболее распространенным в зарубежных исследованиях выводом о том, что на здоровье населения и ОПЖ в наибольшей мере оказывают воздействие климат, жилищно-бытовые условия, качество питания и питьевой воды, потребление алкоголя.В статье дается обзор исследований, посвященных оценке факторов ожидаемой продолжительности жизни, формулируется авторский подход к определению гендерных различий в ОПЖ и влияния условий и образа жизни населения на величину показателя ОПЖ. Приводятся результаты сравнительного анализа гендерных различий в ОПЖ в России и других странах, исследуется взаимосвязь условий и образа жизни населения с показателем ОПЖ.Важная составляющая данного исследования - типологизация регионов по рассматриваемому показателю в гендерном разрезе. На основе данных Росстата за 2016 г. с использованием метода k-средних авторы выделяют три кластера российских регионов с учетом как гендерной специфики, так и условий и образа жизни населения. Выявлены схожие проблемы здоровья населения в регионах России, связанные с употреблением алкоголя, низким уровнем качества питания и питьевой воды, плохими жилищно-бытовыми условиями. Самые низкие показатели ожидаемой продолжительности жизни мужчин и женщин зафиксированы в регионах 1-го кластера, куда входят Еврейская автономная область, Республика Тыва и Чукотский автономный округ. Установлено, что в этих регионах высокие показатели смертности, обусловленные внешними причинами, низкое качество питьевой воды и плохое питание, население чрезмерно употребляет спиртные напитки и проживает в неблагоприятных жилищных условиях.На основе полученных результатов определены возможные меры для снижения гендерной и региональной дифференциации ожидаемой продолжительности жизни

Effect of Silicon Content on Carbide Precipitation and Low-Temperature Toughness of Pressure Vessel Steels

Cr – Mn – Mo – Ni pressure vessel steels containing 0.54 and 1.55% Si are studied. Metallographic and fractographic analyses of the steels after tempering at 650 and 700°C are performed. The impact toughness at – 30°C and the hardness of the steels are determined. The mass fraction of the carbide phase in the steels is computed with the help of the J-MatPro 4.0 software