Метод структурної ідентифікації інтервального різницевого оператора на основі принципів функціонування бджолиної колонії

Для задач моделювання об’єктів з розподіленими параметрами, до яких відносять задачі моделювання розподілу вологості при виробництві гіпсокартону чи поширення забруднення шкідливих викидів автотранспорту в атмосфері, використовують макромоделі у вигляді різницевих операторів, структура яких обирається шляхом узгодження з експериментальними даними.

Однією із важливих проблем макромоделювання при розв’язанні такого класу задач є  вибір загального вигляду макромоделі, що породжує задачу структурної ідентифікації. З обчислювальної точки зору зазначена задача суттєво ускладняється, коли результати експерименту представляють в інтервальному вигляді, тобто можливі значення вихідної змінної гарантовано належать до деякого числового інтервалу.

У даній праці розглянуто актуальну науково-технічну задачу структурної ідентифікації макромоделі у вигляді різницевого оператора на основі аналізу інтервальних даних, отриманих в результаті спостережень за реальними процесами.

Аналіз літературних джерел показав, що розв’язуванню задачі структурної ідентифікації математичної моделі у вигляді різницевого оператора на основі інтервальних даних присвячено ряд публікацій. Проте наведені авторами цих статей підходи ґрунтуються на генетичних алгоритмах, які, як відомо, евристичні, вимагають налаштування цілого ряду параметрів, і є малоефективними, коли недостатньо вивчена фізика процесу.

У статті, вперше запропоновано та обґрунтовано метод структурної ідентифікації ІРО, який ґрунтується на принципах функціонування бджолиної колонії, що на відміну від застосування генетичних алгоритмів зменшує обчислювальну складність реалізації методу та забезпечує строго формалізовані процедури генерування «кращих» варіантів структур інтервальних різницевих операторів.

Крім того, у праці розроблено нейроподібну обчислювальну схему реалізації методу структурної ідентифікації ІРО на основі принципів функціонування бджолиної колонії у процесі пошуку їжі, яка забезпечує збіжність реалізації методу структурної ідентифікації та можливість отримання простіших структур ІРО із заданими прогностичними властивостями по відношенню до існуючих методів. Ефективність застосування запропонованого методу та його обчислювальної схеми проілюстрована на прикладі побудови моделі процесу розподілу вологості на поверхні листа гіпсокартону на стадії його сушіння.