Електронне моделювання

Том 41, № 6 (2019)

https://doi.org/10.15407/emodel.41.06

ЗМІСТ

Математичне моделювання та обчислювальні методи

	САУХ С.Е. Баланс дифференциалов мощности в электроэнергетической системе и его применение для анализа современных тенденций развития ОЭС Украины	3-14
	КЛИПКОВ С.И. Кватернионный анализ режимов электрических систем	15-36
	OSTAPCHENKO K.B., LISOVYCHENKO O.I., BORUKAIEV Z.Kh. Regulatory Mechanism Model to Stimulate Companies in the Single Buyer Wholesale Market	37-48

Обчислювальні процеси та системи

ЕФАНОВ Д.В.
Особенности обнаружения ошибок кодами Бордена

49-64

Застосування методів та засобів моделювання

	МОХОР В.В., ГОНЧАР С.Ф. Оцінювання ризиків кібербезпеки інформаційних систем об’єктів критичної інфраструктури	65-76
	DOBROVOLSKYI V.K. Microprocessor Based on the Minimal Hardware Principle	77-90
	КОМАРОВ М.Ю. Огляд кібератак на об’єкти критичної інфраструктури	91-106
	ПРИМУШКО А.Н. Исследование характеристик структуры данных Veсtor в языке программирования Scala	107-114

БАЛАНС ДИФЕРЕНЦІАЛІВ ПОТУЖНОСТІ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНІЙ СИСТЕМІ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДЛЯ АНАЛІЗУ СУЧАСНИХ ТЕНДЕНЦІЙ РОЗВИТКУ ОЕС УКРАЇНИ

С.Є. Саух

Èlektron. model. 2019, 41(6):03-14
https://doi.org/10.15407/emodel.41.06.003

АНОТАЦІЯ

Викладено основи побудови традиційного балансу обсягів виробництва та споживання електроенергії в електроенергетичній системі та показано труднощі використання такого балансу для аналізу сучасних тенденцій розвитку ОЕС України. Запропоновано баланс диференціалів потужності в електроенергетичній системі, в якому загальний попит на зміну потужності визначається алгебраїчною сумою змін потужності споживання і генерації енергоблоків АЕС, ТЕЦ і ВДЕ, а покриття такого попиту здійснюється алгебраїчною сумою змін потужності генерації енергоблоків ГЕС, ГАЕС і ТЕС. Баланс диференціалів потужності використано для аналізу сучасних тенденцій розвитку ОЕС України в умовах інтенсивного вводу в експлуатацію генеруючих потужностей ВДЕ. Аналіз виконано на основі диспетчерських графіків погодинних обсягів виробництва і споживання електроенергії за 2017—2019 рр.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

баланс електроенергії, баланс диференціалів потужності.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. https://ua.energy/diyalnist/dyspetcherska-informatsiya/
2. Яковлева-Гаврилюк О.М. Перспективи розвитку гідроакумулювання в Україні // Гідроенергетика України, 2018, № 3-4, с. 63—65.
3. Ландау Ю.О., Сташук І.В. Значення гідроенергетики в розвитку ОЕС України відповідно до НЕС-2035 і екологічні виклики // Там же, 2018, № 1-2, с. 3—6.
4. Літвінов В.В. Оптимізація розподілу навантаження між електростанціями каскаду ГЕС, які працюють в САРЧП // Там же, 2018, № 3-4, с. 56—60.
5. Васько П.Ф., Вербовий А.П., Ібрагімов М.Р., Пазич С.Т. Гідроакумулювальні електростанції – технологічна основа інтеграції потужних вітро- та фотоелектричних станцій до складу електроенергетичної системи України // Там же, 2017, № 1-2, с. 20—25.
6. Базеєв Є.Т., Білека Б.Д., Васильєв Є.П. та ін. Розвиток теплоенергетики та гідроенергетики. Наук. ред. В.М. Клименко, Ю.О. Ландау, І.Я. Сігал. 2013, 399 с. http:// energetika.in.ua/ru/books/book-3/part-2/section-2/2-8.

CАУХ Сергей Евгеньевич, д-р техн. наук, гл. науч. сотр. Института проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова. В 1978 г. окончил Киевский ин-т инженеров гражданской авиации. Область научных исследований — численные операторные методы решения дифференциальных уравнений, методы и технологии решения систем линейных алгебраических уравнений большой размерности, методы решения вариационных неравенств, равновесные модели, математическое моделирование энергорынков, газотранспортных систем, макроэкономических процессов.

Повний текст: PDF

КВАТЕРНІОННИЙ АНАЛІЗ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИСТЕМ

С.І. Кліпков

Èlektron. model. 2019, 41(6):15-35
https://doi.org/10.15407/emodel.41.06.015

АНОТАЦІЯ

Досліджено властивості полігенних функцій комплексного і кватерніонного змінних, що використовуються в задачах електроенергетики при диференціальному обчисленні. Введено поняття внутрішньої псевдопохідної та отримано вирази для правого і лівого відношень диференціалу довільної кватерніонної функції до диференціалу її аргументу. Визначено умови диференційованості функцій кватерніонного змінного. Наведено приклад кватерніонного аналізу режимів простої двохвузлової схеми електричної системи.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

параметрична гіперкомплексна числова система, псевдопохідна, комплексні числа, кватерніони, квадриплексні числа.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Sekene Y. , Yokojama A. Multisolutions for load flow problem of power System and their physical stability// Proc. 7th Power Syst. Comput. Conf. Lausanne, 1981, p. 819—826.
2. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических систе-мах. М.: Высшая школа, 1985, 536 с.
3. Kasner E. A complete characterization of the derivative of a polygenic function// Proc. of the National Academy of Sciences 1936, Vol. 22, p. 172—177.
4. Клипков С.И. Использование гиперкомплексных числовых систем для математи-ческого моделирования предельных режимов электрических систем // Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2012, 14, № 4, с. 11—23.
5. Клипков С.И. Особенности гармонического анализа предельных режимов электри-ческих систем // Электрон. моделирование, 2015, 37, № 1, с. 113—127.
6. Клипков С.И. Гиперкомплексные параметрические числовые системы в математи-ческом моделировании // Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2013, 15, № 1, с. 3—13.
7. Клипков С.И. О новом подходе к построению гиперкомплексных числовых систем ранга два над полем комплексных чисел // Укр. мат. журн., 2011, 63, № 1, с. 130–139.
8. Синьков М.В., Бояринова Ю.Е., Калиновский Я.А. Конечномерные гиперкомплексные числовые системы. Основы теории. Применения. Київ: Інфодрук, 2010, 388 с.
9. Ефремов А.П. Кватернионы: алгебра, геометрия и физические теории // Гиперком-плексные числа в геометрии и физике, 2004, № 1, с. 111—127.
10. Садбери А. Кватернионный анализ // Гиперкомплексные числа в геометрии и физи-ке, 2004, № 2, с. 130―157.
11. Кассандров В.В. Кватернионный анализ и алгебродинамика // Там же, 2006, № 2, с. 58—84.
12. Петров А.М. Кватернионное представление вихревых движений. М.: Компания Спутник+, 2006, 33 с.
13. Риман Б. Сочинения. М. - Л.: Гостехиздат, 1948, 543 с.
14. Карпенко И.И., Тышкевич Д.Л., Сухтаев А.И. Об одном подходе к дифференцирова-нию функций кватернионного переменного // Ученые записки ТНУ им. В.И. Вер-нандского. Серия «Математика. Механика. Информатика и Кибернетика», 2004, 17 (56), № 1, с. 30—37.
15. Ошоров Б.Б. Об одном четырехмерном аналоге системы уравнений Коши—Римана. // Сб. науч. работ «Неклассические уравнения математической физики». Труды между-народной конференции «Дифференциальные уравнения, теория функций и прило-жения», Новосибирск, 2007, с. 212—220.
16. Щербина Ю.В., Задерей А.В., Клипков С.И. Об одном методе исследования сущест-вования установившихся режимов электрических систем // Электрон. моделирова-ние, 1984, 6, № 5, с. 61—64.

КЛИПКОВ Сергей Иванович, канд. техн. наук, вед. инженер Частного акционерного общества Национальной энергетической кампании «Укрэнерго». В 1974 г. окончил Киевский политехнический ин-т. Область научных исследований — электроэнергетика, гиперкомплексные числовые системи.

Повний текст: PDF

МОДЕЛЬ РЕГУЛЯТОРНОГО МЕХАНІЗМУ СТИМУЛЮВАННЯ КОМПАНІЙ НА ОПТОВОМУ РИНКУ З ЄДИНИМ ПОКУПЦЕМ

К.Б. Остапченко, О.І. Лісовиченко, З.Х. Борукаєв

Èlektron. model. 2019, 41(6):37-48
https://doi.org/10.15407/emodel.41.06.037

АНОТАЦІЯ

Розроблено математичну модель регуляторного механізму аналізу динаміки прибутку виробничих компаній в умовах зміни цін на основні ресурси виробництва на оптовому ринку з єдиним покупцем. Ця модель створена на основі подальшого розвитку засто-сування математичної моделі Вольтерра «хижак-жертва» і логістичного рівняння Ферхюльста. Знайдено аналітичний розв'язок для окремого випадку моделі, що дозволяє встановити залежності необхідні при прийнятті рішень регулятором ринку по форму-ванню цін на продукцію і ресурси виробництва. З метою дослідження моделі проведені обчислювальні експерименти, які підтверджують достовірність отриманих результатів моделювання і адекватність реальним процесам взаємодії в економічній системі "вироб-ники-єдиний покупець продукції".

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

математична модель, регуляторний механізм, прибуток, оптовий ринок.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Goel, N.S., Maitra, S.C. and Montroll, E.W. (1971), “On the Volerra and other nonlinear models of interacting population”, Reviews of Modern Physics, Vol. 43, no. 2, pp. 231-276.
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.43.231
2. Wang, J., Shi, J. and Wei, J. (2011), “Dynamics and pattern formation in a diffusive predator– prey system with strong Allee effect in prey”, Journal of Differential Equations, Vol. 251, no. 4-5, pp. 1276-1304.
https://doi.org/10.1016/j.jde.2011.03.004
3. Gopalsamy, K. (1992), Stability of Oscillations in Delay Differential Equations of Popula-tion Dynamics, Springer, Dordrecht, Netherlands.
https://doi.org/10.1007/978-94-015-7920-9
4. Gourley, S.A. and Britton, N.F. (1996), “A predator–prey reaction–diffusion system with nonlocal effects”, Jornal of Mathematical Biology, Vol. 34, no. 3, pp. 297-333.
https://doi.org/10.1007/BF00160498
5. Prasolov, A.V. (2001), “Mathematical models of the interaction of firms as a tool of corpo-rate management”, News of St.Petersburg University of Economics and Finance, No. 2, pp. 32-47.
6. Kamimura, A., Burani, G.F. and Franca, H.M. (2011), “The economic system seen as a living system: A Lotka-Volterra framework”, Emergence: Complexity&Organization, Vol. 13, no. 3, pp. 80-93.
7. Wijeratne, A.W., Yi, F. and Wei, J. (2009), “Bifurcation analysis in the diffusive Lotka-Volterra system: an application to market economy”, Chaos, Solitons&Fractals, Vol. 40, no. 2, pp. 902-911.
https://doi.org/10.1016/j.chaos.2007.08.043
8. Alrefai, W.A. and Naumeyko, I.V. (2014), “The development of mathematical model for competitive processes”, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 5, no. 3 (71), pp. 55-60.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.27855
9. Aliluyko, A.N. (2013), “Research of dynamics of interaction of enterprises applying Lot-ka-Volterra competition model”, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 1, no. 3(61), pp. 25-29.
10. Plusnina, T.Y., Fursova, P.V., Terlova, L.D. and Riznichenko, G.Y. (2014), Mathematical models in biology, RCD, Moscow, Russia.
11. Volterra, V. (1976), Mathematical theory of the struggle for existence, Nauka, Moscow, Russia.
12. Borukaev, Z.Kh., Ostapchenko, K.B. and Lisovychenko, O.I. (2015), “Analysis of the in-terrelation of data on the energy market dynamics with price changes in the energy re-sources` markets”, Adaptive systems of automatic control, Vol. 1, no. 26, pp. 46-64.
13. Kozhevnikov, N.N. (2004), Economics and management of energy enterprises, Publishing Center “Academy”, Moscow, Russia.
14. Borukaev, Z.Kh., Ostapchenko, K.B. and Lisovychenko, O.I. (2014), “Modeling the dy-namics of the energy market in the context of price changes in the energy resources mar-kets”, Modeling and Information Technologies, No. 73, pp. 139-146.

OSTAPCHENKO Konstantin Borisovych, Cand. of sciences (engineering), associate professor, associate professor of Technical Cybernetics Department National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», graduated from Kiev Polytechnic Institute in 1986. The field of scientific research — modeling and software of computerized integrated systems.

LISOVYCHENKO Oleh Ivanovych, Cand. of sciences (engineering), associate professor, asso-ciate professor of Technical Cybernetics Department National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», graduated from National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute» in 1999. The field of scientific research — modeling complex systems and intelligent decision making systems.

BORUKAIEV Zelim Kharitonovych, Doctor of sciences (engineering), senior scientific worker, leading scientific worker of the Department of Mathematical and Econometric Pukhov Institute for Modelling in Energy Engineering National Academy of Sciences of Ukraine, graduated from Rostov State University in 1971. The field of scientific research — mathematical model-ing of physical fields and processes, modeling of information processes and systems.

Повний текст: PDF

ОСОБЛИВОСТІ ВИЯВЛЕННЯ ПОМИЛОК КОДАМИ БОРДЕНА

Д.В. Єфанов

Èlektron. model. 2019, 41(6):49-64
https://doi.org/10.15407/emodel.41.06.049

АНОТАЦІЯ

Розглянуто застосування надлишкового кодування при побудові пристроїв і систем автоматики та обчислювальної техніки. Визначено перспективи застосування кодів Бордена при побудові дискретних систем з виявленням несправностей. Проаналізовано особливості виявлення помилок кодами Бордена. Наведено правила побудови коду і приклади даних кодів. Подано формулу для підрахунку загальної кількості помилок, які не виявляються кодами Бордена. Описано особливості виявлення помилок кодами Бордена, за допомогою яких можна обирати їх на етапі побудови дискретних систем з виявленням несправностей.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

дискретна система з виявленням несправностей, контролепридатна схема, рівновагові коди, коди Бордена, виявлення монотонних помилок.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Bennetts R.G. Design of Testable Logic Circuits. London: Addison-Wesley Publishers Limited, 1984, 164 p.
2. Ubar R., Raik J., Vierhaus H.-T. Design and Test Technology for Dependable Systems-on-Chip (Premier Reference Source). Information Science Reference, Hershey – NY, IGI Global, 2011, 578 p.
3. Hahanov V. Cyber Physical Computing for IoT-driven Services. NY.: Springer Interna-tional Publishing AG, 2018, 279 p.
4. Согомонян Е.С., Слабаков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989, 208 с.
5. Гаврилов М.А., Остиану В.М., Потехин А.И. Надежность дискретных систем // Ито-ги науки и техники. Сер. «Теория вероятностей. Математическая статистика. Теоре-тическая кибернетика», 1969, 1970, с. 7—104.
6. Сагалович Ю.Л., Щербаков Н.С. Выбор системы кодирования для защиты запоми-нающих устройств от ошибок // Проблемы передачи информации, 1984, 20, № 1, с. 19―27.
7. Fujiwara E. Code Design for Dependable Systems: Theory and Practical. John Wiley & Sons, 2006, 720 p.
8. Lala P.K. Principles of Modern Digital Design. New Jersey: John Wiley & Sons, 2007, 436 p.
9. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Коды Хэмминга в системах функционального контроля логических устройств. СПб.: Наука, 2018, 151 с.
10. Morosow A., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Goessel M. Self-Checking Combina-tional Circuits with Unidirectionally Independent Outputs // VLSI Design, 1998, Vol. 5, Is-sue 4, p. 333―345. DOI: 10.1155/1998/20389.
11. Matrosova A.Yu., Levin I., Ostanin S.A. Self-Checking Synchronous FSM Network Design with Low Overhead // VLSI Design, 2000, Vol. 11, Issue 1, p. 47—58. DOI: 10.1155/ 2000/46578.
12. Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008, 184 p.
13. Ostanin S. Self-Checking Synchronous FSM Network Design for Path Delay Faults // Proc. of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS`2017). Novi Sad, Serbia, September 29 – October 2, 2017, p. 696―699, DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110129.
14. Berger J.M. A Note on Error Detection Codes for Asymmetric Channels // Information and Control, 1961, Vol. 4, Issue 1, p. 68—73. DOI: 10.1016/S0019-9958(61)80037-5.
15. Freiman C.V. Optimal Error Detection Codes for Completely Asymmetric Binary Chan-nels // Ibid, 1962, Vol. 5, Issue 1, p. 64―71. DOI: 10.1016/S0019-9958(62)90223-1.
16. Lin D.J., Bose B. Theory and Design of t-error Correcting and d(d>t)-unidirectional Error Detecting (t-EC d-UED) Codes // IEEE Transaction on Computers, 1988, Vol. 37, Issue 4, p. 433—439. DOI 10.1109/12.2187.
17. Piestrak S.J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocłavskiej, 1995, 111 p.
18. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl. Generalized Algorithm of Building Summa-tion Codes for the Tasks of Technical Diagnostics of Discrete Systems // Proc. of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS`2017). Novi Sad. Serbia, September 29 – October 2, 2017, p. 365—371. DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110126.
19. Ефанов Д.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Коды с суммированием с фикси-рованными значениями кратностей обнаруживаемых монотонных и асимметричных ошибок для систем технического диагностирования // Автоматика и телемеханика, 2019, № 6, c. 121―141.
20. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Гёссель М. Самодвойственные дискретные устройства. СПб: Энергоатомиздат, 2001, 331 с.
21. Borden J.M. Optimal Asymmetric Error Detecting Codes // Information and Control, 1982, Vol. 53, Issue 1-2, p. 66―73. DOI: 10.1016/S0019-9958(82)91125-1.
22. Кодирование информации (двоичные коды) / Березюк Н.Т., Андрущенко А.Г., Мо-щицкий С.С. и др. Под ред. Н.Т. Березюка. Харьков: «Вища школа», 1978, 252 с.
23. Jha N.K. A Totally Self-Checking Checker for Borden's Code // IEEE Transactions on Computer-Aided Design for Integrated Circuits and Systems, 1989, Vol. 8, p. 731―736. DOI: 10.1109/43.31530.
24. Haniotakis Th., Nikolos D., Paschalis A., Gizopoulos D. Totally Self-Checking Checkers for Borden Codes // International Journal of Electronics, 1994, Vol. 76, Issue 1, p. 57―64. DOI: 10.1080/00207219408925905.
25. Piestrak S.J. Design of Self-Testing Checkers for Borden Codes // IEEE Transactions on Computers, 1996, Vol. 45, Issue 4, p. 461–469. DOI: 10.1109/12.494103.
26. Tarnick S. Embedded Borden 2-UED Code Checkers // Proc. of 12th IEEE International On-Line Testing Symposium (IOLTS'06). 10—12 July 2006, Lake Como, Italy, p. 1—3. DOI: 10.1109/IOLTS.2006.27.
27. Ефанов Д.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Пивоваров Д.В. Синтез самопро-веряемых схем встроенного контроля на основе метода логического дополнения до равновесного кода «2 из 4» // Информатика, 2018, 15, № 4, с. 71―85.
28. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Классификация ошибок в инфор-мационных векторах систематических кодов // Изв. вузов. Приборостроение. 2015, 58, № 5, с. 333—343. DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-5-333-343.
29. Ефанов Д.В. Некоторые особенности обнаружения ошибок равномерными неразде-лимыми кодами // Там же, 2019, 62, № 7, с. 621—631. DOI: 10.17586/0021-3454-2019-62-7-621-631.
30. Дмитриев В.В., Ефанов Д.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Коды с суммиро-ванием с эффективным обнаружением двукратных ошибок для организации систем функционального контроля логических устройств // Автоматика и телемеханика, 2018, №4, с. 105—122.

ЕФАНОВ Дмитрий Викторович, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» Российского университета транспорта, руководитель направления систем мониторинга и диагностики ООО «ЛокоТех-Сигнал». В 2007 г. окончил Петербургский государственный университет путей сообщения. Область научных исследований — дискретная математика, надежность и техническая диагностика дискретных систем.

Повний текст: PDF