Development of the algorithm for aircraft control at inaccurate measurement of the state vector and variable accuracy parameter

A parametric method of the synthesis of control in the closed circuit, taking into account explicitly generalized error of the inertial module, is presented. The law of control in the form of analytical formulas is typically assigned to the control program and does not change during flight of an unmanned aerial vehicle. This decreases the capabilities of the autonomous flight control system to overcome control errors, which occur for various reasons. To verify assumptions about a possibility of improving the accuracy of an aerial vehicle control by the data of the strapdown inertial navigation system on a certain time interval of autonomous operation, the calculation experiment was conducted with the use of the developed software complex, simulating operation of the automatic flight control system. Parametrization of the law of control is considered as the main contribution (the outcome). Introduction of the parameter made it possible to decrease a negative impact of measurement errors and other disturbing factors on accuracy of reaching by the point of flight destination. Through computer modeling, it was shown that it is possible to decrease the impact of a generalized measurement error on generation of values of control functions by changing the value of the parameter. Analytical expressions for the estimation of accuracy of automatic control at the known generalized error of the inertial module and limited disturbing influences were obtained. After analyzing the influence of these factors on accuracy of the object control, a set of recommendations on selection of a variable parameter of synthesis of control depending on precision level of the sensors, used in the inertial module of measuring sensors, was generated.Розглянуто розв’язання термінальної задачі управління та синтезований параметризований закон управління в аналітичному вигляді, який залежить від змінного параметра глибини прогнозу. Досліджено особливості впливу величини параметра управління на точність досягнення кінцевої точки, дані рекомендації з вибору параметра для нівелювання помилки інерційних вимірювань. Синтез управління здійснюється методом переслідування ведучої точки за інформацією, отриманою інтегруванням вимірювань фактичного прискорення і містить помилку, характерну для акселерометрів

Stochastic resonance in the cages of biological objects and mechanisms of adaptation

Рассмотрено поведение клетки, как нелинейного колебательного контура во внешних полях в среде. Влияние окружения на клетку в присутствии внешнего электромагнитного сигнала описывается уравнением Ланжевена. Проанализирован стохастический резонанс в клетках и показано, что многообразие возникающих при этом динамических режимов и переходов между ними обеспечивают высокую степень адаптивности клеток к внешним воздействиям.Розглянуто поведінку клітки, як нелінійного коливального контуру в зовнішніх полях в середовищі.The conduct of cage is in-process considered, as nonlinear oscillatory circuit in the external fields in an environment

The parametric type decision of the direct and inverse problems of bankruptcy of the insurance company for the individual risk model

Рассмотрены прямая и обратная задача о неразорении (разорении) страховой компании для страхования индивидуальных рисков природного и техногенного происхождения. Прямой задачей о разорении страховой компании названа задача, решение которой определяет вероятность успешной деятельности страховой компании при известных законах распределения величины страховых выплат. Обратной задачей о разорении страховой компании названа задача, решение которой определяет величину активов, обеспечивающих заданную вероятность неразорения (разорения) страховой компании. Решение этой задачи рассмотрено для следующих видов законов распределения: нормального, логарифмически нормального, гамма-распределения, распределения Вейбулла, обратного гауссова распределения и распределения Парето.Розглянуто пряму і зворотну задачу про нерозорення (розорення) страхової компанії для страхування індивідуальних ризиків природного і техногенного походження. Прямою задачею про розорення страхової компанії названо задачу, розв’язок якої визначає ймовірність успішної діяльності страхової компанії при відомих законах розподілу величини страхових виплат. Зворотною задачею про розорення страхової компанії названо задачу, розв’язок якої визначає величину активів, що забезпечують задану ймовірність нерозорення (розорення) страхової компанії. Розв’язок цієї задачі розглянуто для наступних видів законів розподілу: нормального, логарифмічно нормального, гамма-розподілу, розподілу Вейбулла, зворотного гаусівського розподілу і розподілу Парето.The relevance of the task for insurance of risks associated with agricultural activities is shown. The main assumptions when solving the problem are as follows: the analyzed situation is related only to annual insurance payments. The number of participants in the insurance process is not accidental and is not changed during the period under review. Insurance premium is paid in full at the beginning of the analyzed period. For each insurance contract, the statistical properties of the individual losses of the insurance company as a result of payments under this insurance event are known. Disasters, that are similar to simultaneous occurrence of insurance cases under several contracts, are excluded from consideration. The condition for the successful operation of the insurance company is that the amount of the company's assets is equal to the amount of insurance premiums and equity should exceed the amount of insurance payments at a given time interval. The probability of non-bankruptcy of the insurance company is equal to the probability of the event that the amount of insurance payments don not exceed the sum of the assets of the insurance company. The probability of bankruptcy of the insurance company is equal to the probability of the opposite event - the probability of non-bankruptcy of the insurance company. Evaluating the risk of bankruptcy of an insurance company is called a direct problem, evaluating the risk of non-bankruptcy of an insurance company is called the direct problem for insurance of risks. The decision for both a principle of expected value and a principle of standard deviation are chosen as methods for solving the formulated problems. The principle of the expected value is the amount of assets of the insurance company necessary for its successful operation and equal to a multiple of the average value of insurance payments. The standard deviation principle is the value of the assets of the insurance company necessary for its successful operation and equal to the sum of the average value and a multiple of the standard deviation of insurance payments. The direct problem of bankruptcy of an insurance company is a problem whose solution determines the probability of successful activity of an insurance company under certain laws of distribution for the amount of insurance payments. The reverse problem of bankruptcy of an insurance company is the problem whose solution determines the amount of assets that provide the given probability of non-bankruptcy (bankruptcy) of the insurance company. The solution of this problem is considered for the following types of distribution laws: normal distribution, log-normal distribution, gamma distribution, Weibull distribution, inverse Gaussian distribution, Pareto distribution

Improving the Mathematical Model of Change in the Body State of an Employee

Current models of labor safety management at enterprises have several drawbacks. The main drawback of such models consists in their focus on the analysis of the accidents that have already occurred at the enterprise. In addition, the existing models poorly take into account the mutual influence of several production factors on each other during their combined effect on the employee's body.To eliminate these shortcomings, the task of improving the mathematical model of change in the employee body state was set. The Hammerstein model was considered as the initial model of change in the employee's body state. In the course of this model improvement, an individual component of the model that describes the employee's state immediately before the start of the work shift was chosen for situations of impossibility or severe limitation of applying technologies for monitoring the employee's body state. To assess the mutual impact of various production factors, instead of a vector function that describes the cumulative effect of factors on the employee's body, a set of multiple regression equations that describe the mutual impact of factors on individual employee's body state parameters was introduced into the model.The improved model was tested at an industrial enterprise using the example of a team of welders (5 persons). To assess their body state, systolic and diastolic blood pressure, heart rate and reaction time to a light stimulus were used. The results presented in the article make it possible to draw a general conclusion about the adequacy of the proposed model to the observed results of the impact of production factors on employee organisms. It was pointed out that the results of modeling slightly exceeded the results of direct measurements in most case

Statistical analysis of the effect of adaptogens on the work capacity of armoured vehicles crews in performing their combat task

Проанализирован характер физических нагрузок, которые испытывали солдаты различных армий в процессе совершения пеших маршей, начиная с античности и до Второй мировой войны. Показано, что даже после полной моторизации сухопутных войск, военнослужащие в период учений и выполнения боевой задачи подвергаются значительным физическим нагрузкам, а экипажи бронетанковой техники работают в экстремальных условиях. В результате воздействия чрезмерных нагрузок у представителей экстремальных профессий могут развиваться психофизиологические нарушения и нервно-психические расстройства, что требует применения комплекса мероприятий, в том числе фармакологического характера, для снижения негативных последствий вышеперечисленных факторов. Предложена методика выбора оптимального вида адаптогена, обеспечивающего повышенную работоспособность операторов при условии воздействия на них неблагоприятных внешних факторов. Методика включает в себя последовательное применение методов кластерного анализа, распознавания образов, ранговой корреляции и многокритериальной оптимизации. Применение кластерного анализа позволяет сгруппировать имеющиеся результаты исследования в однородные группы. Для классификации результатов испытания новых адаптогенов использовано полиномиальное решающее правило с релейной правой частью. Выбор оптимального адаптогена осуществлен с помощью процедуры многокритериальной оптимизации, использующей линейную свёртку критериев. Применённый в работе подход, за счёт изменения весов частных критериев, позволяет выбрать вид адаптогена с учетом особенностей выполнения поставленной экипажу боевой машины задачи.Проаналізовано характер фізичних навантажень, які відчували солдати різних армій в процесі здійснення піших маршів, починаючи з античності і до Другої світової війни. Показано, що навіть після повної моторизації сухопутних військ військовослужбовці в період навчання та виконання бойових завдань піддаються значним фізичним навантаженням, а екіпажі бронетанкової техніки працюють в екстремальних умовах. В результаті дії надмірних навантажень у представників екстремальних професій можуть розвиватися психофізіологічні порушення та нервово-психічні розлади, що вимагає застосування комплексу заходів, у тому числі фармакологічного характеру, для зменшення негативних наслідків вищезгаданих факторів.Запропоновано методику вибору оптимального виду адаптогена, що забезпечує підвищену працездатність операторів за умови впливу на них несприятливих зовнішніх факторів. Методика включає в себе послідовне застосування методів кластерного аналізу, розпізнавання образів, рангової кореляції і багатокритеріальної оптимізації. Застосування кластерного аналізу дозволяє згрупувати наявні результати дослідження в однорідні групи. Для класифікації результатів випробування нових адаптогенів використано поліноміальне вирішальне правило з релейною правою частиною. Вибір оптимального адаптогена здійснений за допомогою процедури багатокритеріальної оптимізації, що використовує лінійну згортку критеріїв. Застосований в роботі підхід, за рахунок зміни ваг часткових критеріїв, дозволяє визначити вид адаптогена з урахуванням особливостей виконання поставленої екіпажу бойової машини завдання.The nature of the physical loads experienced by soldiers of various armies in the process of making foot marches, from antiquity to the Second World War, is analyzed. It is shown that even after full motorization of the ground forces, servicemen undergo heavy physical loads during both the exercises and the fulfillment of the combat mission, and the crews of armoured vehicles operate under extreme conditions. As a result of the impact of excessive loads, psychophysiological and neuropsychic disorders can develop in members of extreme professions. To solve this problem and reduce the negative consequences of the above factors, a set of measures, including pharmacological nature ones, should be carried out. The method of choosing the optimal type of adaptogen providing high operability of operators is suggested, provided that unfavorable external factors influence them. The methodology includes the consistent application of methods of cluster analysis, pattern recognition, rank correlation and multicriteria optimization. The application of cluster analysis makes it possible to group the available research results into homogeneous groups. To classify the results of testing new adaptogens, a polynomial decision rule with a relay right-hand side is used. The choice of the optimal adaptogen is carried out by means of a multicriterion optimization procedure using a linear convolution of the criteria. The approach adopted in the work, by changing the weights of particular criteria, allows us to choose the type of adaptogen taking into account the special features of the task assigned to the combat vehicle crew

Multi-criteria (vector) optmization of military rations under presidial and field conditions

Розглянута еволюція раціону військовослужбовців, діючих в стаціонарних та польових умовах, почи- наючи з античних часів до середини ХХ століття. Сформульовано задачу про формування оптимального раціону військовослужбовців, розташованих в стаціонарних і польових умовах. Для однокритеріальних за- дач критеріями обрано максимум калорійності та мінімум вартості раціону. Розв’язання задач виконано методами лінійного програмування. Для багатокритеріальної (векторної) оптимізації запропоновано вико- ристовувати згортку критеріїв: максимум калорійності та мінімум вартості раціону, яка реалізує рівно- мірне (чебишевське) наближення розв’язку задачі до оптимального. Виходячи з того, що основна задача роботи – розробка методичного підходу до розв’язання багатокритеріальної задачі дієти, перелік продук- тів, їх калорійність, кількість в них поживних речовин, а саме білків, жирів, вуглеводів, вітамінів А, В1, С, вартість продуктів, які ввійшли до складу раціону, взято з історичних джерел. Показано, що раціон, який був визначений після майже п’ятдесятирічного практичного досвіду та багаторічних наукових досліджень, майже співпав з оптимальним, отриманим за результатами розв’язання задачі.На примере легионеров Древнего Рима показаны подходы к решению проблемы питания в походных условиях. Расс-мотрены вопросы питания с использованием походных кухонь и консервированных продуктов армией Наполеона и Россий-ской Императорской Армией. Показана связь между болезнями органов пищеварения и недостаточно качественным и полноценным питанием военнослужащих. Приведены показатели пищевых рационов ряда армий Европы на момент конца XIX века. Проанализирован период формирования научных основ лечебного питания. Приведены особенности формирова-ния рациона питания раненых в госпиталях. Сформулирована задача о формировании оптимального рациона военнослу-жащих, расположенных в стационарных и полевых условиях. Для однокритериальных задач критериями избраны макси-мум калорийности и минимум стоимости рациона. Решение задач выполнено методами линейного программирования. Для многокритериальной (векторной) оптимизации предложено использовать свёртку критериев максимума калорийности и минимума стоимости рациона, которая реализует равномерное (чебышевское) приближение решения задачи к оптималь-ному. Исходя из того, что основная задача работы – разработка методического подхода к решению многокритериальной задачи диеты, перечень продуктов, их калорийность, количество в них питательных веществ, а именно белков, жиров, углеводов, витаминов А, В1, С, стоимость продуктов, которые вошли в состав рациона, взяты из исторических источни-ков. Показано, что рацион, который был определен на основе пятидесятилетнего практического опыта и многолетних научных исследований, почти совпал с оптимальным, полученным по результатам решения задачи.It was shown that standing armies appeared actually simultaneously with formation of primeval states and has been remaining their standard attribute. The experience of past wars and current armed conflict prove the importance of military logistics, and a substantial component of the latter is subsistence support of forces as timely and balanced catering of personnel enables to maintain adequate military’s preparedness level, sound social and psychological environment in units, reduces risks of diseases and fastens recovery of wounded or injured. It is emphasized that within millennia lack or low quality of chew caused diseases and deaths among soldiers and, as a result, increased non-combat loss. The example of ancient Rome shows a fundamental approach to bannock formation ensuring sustainment of energy loss, reasonable catering and improved immunity. The question of mobile field kitchens and canned foods introduction in Napoleonic Grande Armee and Russian Imperial Army is discussed. Direct connection is shown between diseases of the digestive system and low quality, poor nutrition. Food ration parameters are specified for a number of European armies at the end of XIX century. The period of scientific basis formation for nutritional management is described when scholars began detailed studies of nutrition physiology and chemistry, protein balance, physiological rates of nutrients and role of mineral components in nutrition. Peculiarities are discussed of nutrition rations of wounded at hospitals. The problem is stated of optimal military ration formation under presidial and field conditions. Criteria for single-criteria problems are selected as caloric value and minimum cost of ration. The problems are solved by linear programming method. For multi-criteria (vector) optimization we propose to apply a convolution of criteria maximum caloric value and minimum cost of ration which realizes uniform (Chebyshev -type) approximation of problem solution to optimum. Issuing from the main object of work as development of methodological approach to solution of multi-criteria dietary problem, we exacted the list of foods, their caloric values, contents of nutrients, such as proteins, fats, carbohydrates, vitamins A, B1, C, costs of foods included to rations, from historical sources. The ration developed after almost 50 years of experience and many years of intense research, is shown to actually coincide with optimal ration obtained as a result of our problem solution

Determination of the calculating effectiveness of civil filtering personal protective equipment

Рассмотрена статистика чрезвычайных ситуаций. Выявлена четкая общемировая тенденция увеличения экономического ущерба и числа погибших в техногенных и природных катаклизмах. Высказано предположение о снижении риска применения химического оружия в ходе боевых действий и о высокой возможности возникновения очага химического заражения на территории Украины именно в результате аварий на потенциально опасных объектах. Проанализировано состояние химической безопасности и обеспечение населения средствами индивидуальной защиты (СИЗ). Предложена методика определения расчётной эффективности СИЗ фильтрующего типа. Переменными параметрами СИЗ приняты следующие характеристики конструкции: максимальная ингаляционная токсодоза, поглощаемая СИЗ; коэффициент подсоса в зону дыхания; коэффициент подсоса в зону органов зрения; заданное техническим заданием время защитного действия СИЗ. Постоянными параметрами СИЗ, задаваемыми техническим заданием, приняты: значение пороговой ингаляционной токсодозы, значение пороговой концентрации ОВ при воздействии через органы дыхания, значение пороговой концентрации ОВ при воздействии через органы зрения. Эффективность отдельно взятого СИЗ определена как вероятность выполнения своего функционального назначения с учётом всех возможных путей проникновения ОВ в организм человека. Эту величину предложено определять как произведение вероятности выполнения защитных функций фильтрующим устройством (коробкой), вероятности выполнения защитных функций с учётом подсоса в зону дыхания, вероятность выполнения защитных функций СИЗ с учётом подсоса в зону органов зрения. Для определения влияния малых изменений переменных параметров на эффективность СИЗ определены эластичности каждого из сомножителей по переменным параметрам. Вычислены абсолютные погрешности сомножителей в зависимости от абсолютной погрешности переменных параметров. Для окончательной оценки эффективности СИЗ, с учётом абсолютных погрешностей переменных параметров, использована интервальная арифметика с представлением чисел в системе центр-радиус.Розглянута статистика надзвичайних ситуацій. Виявлена чітка загальносвітова тенденція щодо збільшення економічних збитків та кількості загиблих в техногенних і природних катаклізмах. Висловлено припущення щодо зниження ризику застосування хімічної зброї в ході бойових дій та щодо високої можливості виникнення вогнища хімічного зараження на території України саме в результаті аварій на потенційно небезпечних об'єктах. Проаналізовано стан хімічної безпеки та забезпечення населення засобами індивідуального захисту (ЗІЗ). Запропоновано методику визначення розрахункової ефективності ЗІЗ фільтруючого типу. Змінними параметрами ЗІЗ прийняті наступні характеристики конструкції: максимальна інгаляційна токсодоза, що поглинається ЗІЗ, коефіцієнт підсмоктування до зони дихання; коефіцієнт підсмоктування до зони органів зору; заданий технічним завданням час захисної дії ЗІЗ. Постійними параметрами ЗІЗ, що задаються технічним завданням, є: значення порогової інгаляційної токсодози, значення порогової концентрації отруйної речовини (ОР) у разі впливу крізь органи дихання, значення порогової концентрації ОР у разі впливу крізь органи зору. Ефективність окремо взятого ЗІЗ визначена як імовірність виконання свого функціонального призначення з урахуванням усіх можливих шляхів проникнення ОР в організм людини. Цю величину запропоновано визначати як добуток імовірності виконання захисних функцій, фільтруючим пристроєм (коробкою), імовірності виконання захисних функцій з урахуванням підсмокутвання до зони дихання, імовірність виконання захисних функцій ЗІЗ з урахуванням підсмоктування до зони органів зору. Для визначення впливу малих змін змінних параметрів на ефективність ЗІЗ визначені еластичності кожного із співмножників по змінних параметрах. Обчислені абсолютні похибки співмножників в залежності від абсолютної похибки змінних параметрів. Для остаточної оцінки ефективності ЗІЗ, з урахуванням абсолютних похибок змінних параметрів, використана інтервальна арифметика з поданням чисел у системі центррадіус.The statistics of emergency situations are considered. A clear global trend of increasing economic damage and the number of deaths in man-made and natural disasters is revealed. It was suggested that both the risk of using chemical weapons in the course of combat operations and the high probability of the emergence of a hotbed of chemical contamination on the territory of Ukraine as a result of accidents at potentially hazardous facilities are decreasing. The state of chemical safety and the population provision with personal protective equipment (PPE) is analysed. A technique for determining the design efficiency of filtering PPE is proposed. Variable parameters of PPE have the following design characteristics: maximal inhalation toxic dose, absorbed PPE, coefficient of sucking into the respiration zone; coefficient of suction in the zone of vision; specified by the technical specification, the protective action time of PPE. The fixed PPE parameters specified by the technical specification assume the following: the value of the threshold inhalation toxic dose, the value of the threshold concentration of poisoning substance (PS) when exposed through respiratory organs, the value of the threshold concentration of PS when exposed through the eyes. The effectiveness of a single PPE is defined as the probability of fulfilling its functional purpose, taking into account all possible ways of penetration of PS into the human body. This value is proposed to be defined as the product of the probability of performing protective functions by the filtering device (box), the probability of performing protective functions, taking into account the sucking into the breathing zone, the likelihood of performing protective functions of PPE, taking into account the suction in the zone of vision. To determine the effect of small changes in variable parameters on the effectiveness of PPE, the elasticity of each of the factors with respect to variable parameters is determined. The factors absolute errors are calculated depending on the variable parameters absolute error. For the final evaluation of the effectiveness of PPE, taking into account the variable parameters absolute errors, interval arithmetic with the representation of numbers in the centre-radius system is used