«Электронное моделирование»

Том 36, № 6 (2014)

ЗМІСТ

Математичне моделювання та обчислювальні методи

АРИСТОВ В.В. Интегро-алгоритмический метод вычисления логарифма матрицы с произвольной точностью. (Окончание)

3-22

Інформаційні технології

ЕВДИН Е.А. Технология интеграции математических моделей в системы поддержки принятия решений в сфере экологической безопасности на основе распределенных объектов-оберток

23-42

Паралельні обчислення

СЕРГИЕНКО А.М., СИМОНЕНКО В.П. Методы оптимизации графов синхронных потоков данных

43-60

Застосування методів і засобів моделювання

	ЕВДОКИМОВ В.Ф., ПЕТРУШЕНКО Е.И., КУЧАЕВ В.А. Интегральная модель трехмерного распределения вихревых токов в непрерывно литой заготовке круглого сечения при электромагнитном перемешивании в вертикальной МНЛЗ. II	61-82
	МУСТАФАЕВ Р.А. Математическое моделирование нестационарного процесса движения двух несмешивающихся жидкостей в пористой среде с учетом анизотропии проницаемости пласта	83-98
	ГРУЦ Ю.Н. Стереооператоры для 3D-систем, содержащих зеркало	99-108
	ЧИРВА А.А. Моделирование нестационарных тепловых процессов в пластинчатых теплообменниках с учетом внешнего обтекания	109-118

	Новые правила оформления статьи для журнала «Электронное моделирование»	119-122
	Указатель статей, опубликованных в томе 36 (2014)	123

Интегро-алгоритмический метод вычисления логарифма матрицы с произвольной точностью. (Окончание)

В.В. Аристов , канд. техн. наук
Ин-т проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАН Украины
(Украина, 03164, Киев-164, ул. Генерала Наумова, 15,
тел. (044) 4243251, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

АНОТАЦІЯ

Запропоновано інтегро-алгоритмічний метод апроксимації та ітераційної корекції для обчислення з високою точністю логарифмів матриці. Метод базований на застосуванні
лінійних багатокрокових формул чисельного інтегрування різницевого типу, а також різницево-диференціальних формул Обрешкова з урахуванням вищих похідних. В ньому
узагальнено відомі алгоритми логарифмування на основі формул Паде. В результаті використання ітераційної корекції підвищується їх порядок і точність. Запропоновані співвідношення
і програмні рішення дозволяють визначати необхідні параметри для організації процесів обчислення логарифмів матриці з довільно заданою високою точністю.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

логарифм матрицы, численное интегрирование, интегро-алгоритмический метод, многошаговые формулы интегрирования, передаточные функции, эквивалентные преобразования.

ПОСИЛАННЯ

1. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. — М. : Наука, 1988. — 552 с.
2. Culver W. J. On the existence and uniqueness of the real logarithm of a matrix // Proc. of the American Mathematical Society.— 1966. — Vol. 17, No 5. — Р. 1146— 1151.
3. Al-Mohy A., Higham N. Improved inverse scaling and squaring algorithms for the matrix logarithm // SIAM J. Sci. Comput. — 2012. — Vol. 34, No 4. — Р. C.153 — C.169.
4. Cheng S. H., Higham N. J., Kenney C. S., Laub A. J. Approximating the logarithm of a matrix to specified accuracy // SIAM J. Matrix Anal. Appl.—2001.— Vol. 22.—Р. 1112—1125.
5. Kenney C., Laub A. Condition estimates for matrix functions // Ibid.—1989.—Vol. 10.— P. 707 —730.
6. Kenney C., Laub A. A Schur-Frechet algorithm for computing the logarithm and exponential of a matrix // Ibid.—1998. — Vol. 19, No 3. — P. 640— 663.
7. Higham, Nicholas J. Functions of matrices. Theory and computation// Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM), Philadelphia, PA, 2008. — 425 p. — ISBN: 978-0-89871-646-7 MR2396439 (2009b:15001) MR2396439.
8. Аристов В.В. Функциональные макрооперации: Основы итерационных алгоритмов. — Киев : Наук. думка, 1992.— 280 с.
9. Аристов В.В. Модель многошаговых разностно-дифференциальных формул интегрирования с учетом влияния участка разгона // Электрон. моделирование. — 2013. — 35, No 6. — С. 3—26.
10. Аристов В.В. Интегро-алгоритмические вычисления. —Киев: Наук. думка, 1980.— 192 с.
11. Аристов В.В. Математические модели итерационных соотношений обобщенных CORDIC-алгоритмов // Электрон. моделирование.—2011.—33, No 1.—С. 3—29.
12. Higham N.J. Evaluating Pade approximants of the matrix logarithm // SIAM J. Matrix Anal. Appl. — 2001.— Vol. 22, No 4. — P. 1126 —1135.

АРИСТОВ Василий Васильевич, канд. техн. наук, вед. науч. сотр. Ин-та проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАН Украины. В 1963 г. окончил Харьковский политехнический ин-т. Область научных исследований — теория и реализация итерационных алгоритмов макроопераций, численные методы решения дифференциальных уравнений, схемотехника и архитектура специализированных устройств, геоинформационные системы, радиотехника.

Повний текст: PDF (російський)

Технология интеграции математических моделей в системы поддержки принятия решений в сфере экологической безопасности на основе распределенных объектов-оберток

Е.А. Евдин
Ин-т проблем математических машин и систем НАН Украины
(Украина, 03680, Киев, ул. Глушкова, 42,
тел. (044) 5261438, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

АНОТАЦІЯ

Розроблено інформаційну технологію інтеграції обчислювальних моделей на основі розпод іленого об'єкта-обгортки (РОО), який розподіляє завдання під час їх виконання між різними компонентами системи і забезпечує логічну, візуальну і технічну інтеграцію математичної моделі в систему підтримки прийняття рішень. Наведено класифікацію функціональних підход ів до інтеграції обчислювальних моделей, які впливають на логічну структуру РОО, типи та структури даних, розроблені для побудови РОО. Описано покроковий процес інтеграції нових моделей з використанням РОО, який дозволяє мінімізувати можливість появи помилок інтеграції, своєчасно їх виявити і виправити.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

интеграция моделей, система поддержки принятия решений, коммуникация.

ПОСИЛАННЯ

1. Jagers B. Linking Data, Models and Tools: an Overview//Intern. Congress on Environmental Modelling and Software. Fifth Biennial Meeting. — Intern. Environmental Modelling and Software Society. Ottawa, Canada, July 2010. — P. 1150—1157.
2. Лаврищева Е.М. Сборочное программирование. Теория и практика//Кибернетика и системный анализ. — 2009.—№ 6. — С. 3—12.
3. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Распределенная система имитационного моделирования на основе архитектуры CORBA //Математические машины и системы. — 2000. — № 2, 3. — С.76—87.
4. Дорошенко А.Ю., Котюк М.В., Ніколаєв С.С. Програмна платформа для наукових досліджень // Проблеми програмування. — 2007. — № 4. — С 49—59.
5. Knapen R., Janssen S., Roosenschoon O. et al. Evaluating OpenMI as a model integration platform across disciplines // Environmental Modelling & Software.—2013.—Vol. 39.— P. 274—282.
6. Rizzoli A.E., Donatelli M., Athanasiadis J.N. et al. Semantic links in integrated modelling frameworks // Mathematics and Computers in Simulation.—2008.—Vol. 78.—P. 412—423.
7. Гофман Д.С. Застосування програмно-інструментальної системи LIANA для інтеграції прикладних задач, ГІС і баз даних у системи підтримки прийняття рішень, засновані на моделях // Математичні машини і системи.—1998.—№1.—С. 75—88.
8. Hofman D., Krause P., Kralisch S., Fl ugel W. LIANA Model Integration System—architecture, user interface design and application in MOIRA DSS// Advances in geosciences. — 2005.— No 4. — Р. 9—16.
9. Moore R.V., Tindall C.I. An overview of the open modelling interface and environment (the OpenMI)//Environmental Science and Policy.—2005.—Vol. 8, Issue 3.—P. 279—286.
10. Donchyts G., Hummel S., Vanecek S. et al. OpenMI 2.0 - What's new? // Intern. Congress on Environmental Modelling and Software. Fifth Biennial Meeting. — Intern. Environmental Modelling and Software Society. Ottawa, Canada, July 2010. — P. 1177—1184.
11. Rahman J.M., Perraud S.P., Hotham H. et al. Evolution of TIME. Eds. A. Zerger and R. Argen.— Intern.Congress on Modelling and Simulation (MODSIM 2005). —Modelling and Simulation Society of Australia and New Zealand, December, 2005. — P. 697—703.
12. Hillyer C., Bolte J., van Evert F., Lamaker A. The ModCom modular simulation system// European Journal of Agronomy. 2003. — Vol. 18, Issues 3—4. — P. 333—343.
13. Moore A.D., Holzworth D.P., Herrmann N.I. et al. The common modelling protocol: a hierarchical framework for simulation of agricultural and environmental systems// Agricultural Systems. — 2007.— Vol. 95, Issues 1—3. — P. 37—48.
14. Altintas I., Berkley C., Jaeger E. et al. Kepler: an Extensible System for Design and Execution of Scientific Workflows // Proc. of the 16 Intern. Conf. on Scientific and Statistical Database Management (SSDBM 2004). — IEEE Computer Society Washington, DC, USA. — 2004.—P. 423—424.
15. Євдін Є.О. Розробка архітектури кросплатформних розподілених систем підтримки прийняття рішень, основаних на математичних моделях // Математичні машини і системи. — 2011. — № 1. — С. 72 — 81.
16. Євдін Є.О., Железняк М.Й., Трибушний Д.М. Розробка кросплатформеної версії системи підтримки прийняття рішень при радіаційних аваріях JRODOS //Там же.—2012.— Т. 1. — № 1. — С. 45—59.
17. Литвинов В.В., Голуб С.В., Григор'єв К.М., Жигульська В.Ю. Обєктно-орієнтовне моделювання при проектуванні вбудованих систем і систем реального часу. Навч. посібник «Системний аналіз та проектування комп'ютерних інформаційних систем».—Черкаси: Вид. від. ЧНУ ім. Б. Хмельницького, 2011. —376 с.
18. Ievdin Ie., Trybushnyi D., Zheleznyak M., Raskob W. RODOS reengineering: aims and implementation details // Radioprotection— 2010. — Vol. 45, No 5. —P. 181—189.
19. Raskob W., Trybushnyi D., Ievdin Ie., Zheleznyak M. JRODOS: Platform for improved long term countermeasures modeling and management // Radioprotection. — 2011. — Vol. 46, No 6. — P. 731—736.
20. Коломієць П.С., Євдін Є.О., Дзюба Н.М. та ін. Система прогнозування та картографування зон затоплень при повенях на основі чисельного розв'язку двовимірних рівнянь мілкої води // Сб. трудов конференции «Моделирование 2012», 16—18 мая 2012. — Киев: ИПМЭ им. Г.Е. Пухова НАН Украины, 2012. — С. 224—227.

ЕВДИН Евгений Александрович, науч. сотр. отдела моделирования окружающей среды Ин-та проблем математических машин и систем НАН Украины. В 2008 г. окончил Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко. Область научных исследований — системы
поддержки принятия решений, геоинформационые системы.

Повний текст: PDF (російський)

Методы оптимизации графов синхронных потоков данных

А.М. Сергиенко, В.П. Симоненко, доктора техн. наук
Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический ин-т»
(Украина, 03056, Киев, пр-т Победы, 37,
тел. 4549337, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

АНОТАЦІЯ

Виконано порівняння методів ресинхронізації графів синхронних потоків даних (ГСПД), які відображаються в конвеєрні обчислювальні пристрої (ОП). Методи базовані на мінімізації затримок проходження сигналів між регістрами. Запропоновано метод ресинхрон ізації просторового ГСПД, який забезпечує максимальне відношення продуктивність — вартість в отриманому ОП.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

граф потоков данных, цифровая обработка сигналов.

ПОСИЛАННЯ

1. Сергиенко А.М., Симоненко В.П. Алгоритмические модели обработки потоков данных // Электрон. моделирование. — 2008. — 30, № 6. — С. 49—60.
2. Handbook of Algorithms for Physical Design Automation / Editors C.J. Alpert, D.P. Mehta, S.S. Sapatnekar — Auerbach Publications, 2008. — 1024 p.
3. Bhattacharyya S.S., Murthy P.K., Lee E.A. Software Synthesis from Dataflow Graphs. — Kluwer Academic Publ, 1996.
4. Khan S.A. Digital Design of Signal Processing Systems. — John Wiley & Sons, 2011. — 586 p.
5. Ли Е.А.,Мессершмитт Д.Г. Вычисления с синхронными потоками данных // ТИИЭР.— 1987. — 75, № 9. — С. 107—119.
6. Edwards S., Lavagno L., Lee E.A., Sangiovanny-Vincentelli A. Design of Embedded Systems: Formal Models, Validation and Synthesis // Proc. оf the IEEE.—1997.—Vol. 85, No 3. — Р. 366—390.
7. Lee E.A., Messerschmitt D.G. Static scheduling of synchronous data flow programs for digital signal processing // IEEE Trans. on Computers.—1987. —Vol. 36, No 1.—P. 24—35.
8. O'Neil T.W., Sha E.H.M. Retiming synchronous data-flow graphs to reduce execution time // IEEE Trans. on Signal Processing. — 2001. — Vol. 49, No 10, — Р. 2397— 2407.
9. Ito K., Parhi K.K. Determining the Iteration Bounds of Single-Rate and Multi-Rate Data-Flow Graphs // Proc. 1994 IEEE Asia-Pacific Conf. on Circuits and Systems. Taipei, Taiwan. 5—8 Dec. 1994. — 1994.— P. 163—168.
10. Leiserson C.E., Saxe J.B. Retiming Synchronous Circuitry // Algorithmica. —1991. — No 6. — P. 5 —35.
11. Potkonjak M., Rabaey J.M. Maximally and Arbitrarily Fast Implementation of Linear and Feedback Linear Computations // IEEE Trans. on Computer Aided Design of Integrated Circuits and Systems.— 2000. — Vol. 19, No 1. —P. 30—43.
12. Petersen W.P., Arbenz P. Introduction to Parallel Computing. — Oxford University Press, 2004. — 259 p.
13. The Systhesis Approach to Digital System Design / Editors P. Micheli, U. Lauther, P. Duzy.— Kluwer Academic Pub, 1992. — 415 p.
14. Кун С. Матричные процессоры на СБИС. — М. : Мир, 1991. — 672 с.
15. Сергиенко А.М., Симоненко В.П. Отображение периодических алгоритмов в программируемые логические интегральные схемы //Электрон. моделирование. — 2007. — 29, № 2. — С. 49—61.
16. Каневский Ю.С., Овраменко С.Г., Сергиенко А.М. Отображение регулярных алгоритмов в структуры специализированных процессоров // Там же. —2002.—24, №2.— С. 46—59.
17. Сергієнко А.М. Досконалий кістяк графа алгоритму //Вісн. Нац. технічного університету України «КПИ». Сер. Інформатика і обчислювальна техніка. — 2007. — 46. — С. 62—67.
18. Сергиенко А.М. Методика проектирования цифровых фильтров с помощью VHDL // Зб. наук. праць. Ін-т проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова. НАНУ «Моделювання та інформаційні технології». — 2002. — 12. — С. 99—107.
19. Сергиенко А.М., Лесик Т.М. Динамически перестраиваемые цифровые фильтры на ПЛИС // Электрон. моделирование. — 2010. — 32, № 6. — С. 47—56.
20. Сергієнко А.М., Лепеха В.Л. Лесик Т.М. Спецпроцесори для двовимірного дискретного косинусного перетворення // Вісн. НТУУ «КПІ». Інформатика і обчислювальна техніка. Зб. наук. праць. — 2007. — 47. — С. 49—52.
21. Сергиенко А.М. Спецпроцессоры для авторегрессионного анализа сигналов // Электрон. моделирование. — 2010.— 32, № 2. — С. 87—96.
22. Sergiyenko A., Maslennikow O., Lepekha V. et al. Parallel Implementation of Cholesky LLT Algorithm in FPGA — Based Processor // Lecture Notes in Computer Science. — Berlin: Springer, 2008.— Vol. 4967.— P. 137—147.

СЕРГИЕНКО Анатолий Михайлович, д-р техн. наук, ст. науч. сотр. кафедры вычислительной техники Национального технического университета Украины «Киевский политехнический ин-т». В 1981 г. окончил Киевский политехнический ин-т. Область научных исследований — отображение алгоритмов в структуры вычислительных средств, цифровая обработка сигналов.

CИМОНЕНКО Валерий Павлович, д-р техн. наук, профессор Национального технического университета Украины «Киевский политехнический ин-т». В 1965 г. окончил Киевский политехнический ин-т. Область научных исследований — организация вычислительных процессов в вычислительных системах.

Повний текст: PDF (російський)

Интегральная модель трехмерного распределения вихревых токов в непрерывно литой заготовке круглого сечения при электромагнитном перемешивании в вертикальной МНЛЗ. II

В.Ф. Евдокимов, чл.-кор. НАН Украины,
Е.И. Петрушенко, канд. техн. наук,
Ин-т проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАН Украины
(Украина, 03164, Киев, ул. Генерала Наумова, 15,
тел. 4241063, e-mail:Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.),
В.А. Кучаев
ООО «МК Беличанка»

АНОТАЦІЯ

Отримано скалярну систему інтегральних рівнянь, яка описує в циліндричній системі координат тривимірний розподіл вихрових струмів в системі безперервно лита заготовка круглого перерізу—кристалізатор при електромагнітному перемішуванні в вертикальній МБЛЗ, з врахуванням впливу вихрових струмів в кристалізаторі. Вихідною є векторна система інтегральних рівнянь.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

интегральная модель, трехмерное распределение, вихревые токи, непрерывно литая заготовка, круглое сечение, электромагнитное перемешивание, вертикальная МНЛЗ.

ПОСИЛАННЯ

1. Евдокимов В.Ф., Петрушенко Е.И. Интегральная модель трехмерного распределения вихревых токов в непрерывно литой заготовке круглого сечения при электромагнитном перемешивании в вертикальной МНЛЗ. I //Электрон. моделирование. — 2014. — 36, № 5. — С. 67—79.
2. Евдокимов В.Ф., Петрушенко Е.И. Интегральная модель трехмерного распределения вихревых токов в непрерывно литой заготовке квадратного сечения при электромагнитном перемешивании в вертикальной МНЛЗ. I //Там же.—2013.—35, № 6.—С. 49—62.
3. Евдокимов В.Ф., Петрушенко Е.И. Интегральная модель трехмерного распределения вихревых токов в непрерывно литой заготовке квадратного сечения при электромагнитном перемешивании в вертикальной МНЛЗ.II //Там же. —2014.—36, № 1. — С. 81—95.
4. Евдокимов В.Ф., Кучаев А.А, Петрушенко Е.И., Кучаев В.А. Модель трехмерного магнитного поля статора цилиндрического электромагнитного перемешивателя с учетом распределения токов намагниченности по поверхности магнитопровода. I // Там же.— 2012.— 34, № 1. — C. 81—92.

ЕВДОКИМОВ Виктор Федорович, чл.-кор. НАН Украины, директор Ин-та проблем моделирования в энергетике НАН Украины им. Г.Е. Пухова. В 1963 г. окончил Харьковский политехнический ин-т. Область научных исследований—теория моделирования процессов и систем в энергетике, теория функционально-ориентированных компьютерных систем, анализ и синтез параллельных вычислительных методов и систем.

ПЕТРУШЕНКО Евгений Иванович, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., зав. отделом моделирования задач электромагнитной гидродинамики Ин-та проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАН Украины. В 1960 г. окончил Новочеркасский политехнический ин-т, а в 1963 г. Ростовский государственный университет. Область научных исследований —моделирование электромагнитных полей.

КУЧАЕВ Виталий Александрович, аспирант отдела моделирования задач электромагнитной гидродинамики Ин-та проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАН Украины. В 2002 г. окончил Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический ин-т». Область научных исследований — моделирование электромагнитных полей.

Повний текст: PDF (російський)