Математика и математическое моделирование. 2020; : 13-32
Условия взаимозамещаемости моделей при представлении автономных процессов в конечномерных и бесконечномерных пространствах
Носов А. П., Ахрем А. А., Рахманкулов В. З.
https://doi.org/10.24108/mathm.0520.0000238Аннотация
Получены условия взаимозамещаемости конечномерных, бесконечномерных, и дискретных моделей динамики автономных процессов и на примере одномерных процессов показано, что при определенном соотношении параметров моделей и соответствующем выборе начальных функций эти условия удовлетворяются. Показано, как при соблюдении условий взаимозамещаемости, процесс, порожденный обыкновенным дифференциальным уравнением, можно представить в функциональном пространстве траекторией дискретной динамической системы.
Рассматриваются динамические модели в классе обыкновенных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений запаздывающего типа. Поскольку пространства решений таких уравнений различны в общем случае: конечномерное арифметическое пространство для решений обыкновенного дифференциального уравнения и бесконечномерное функциональное пространство для решений дифференциального уравнения запаздывающего типа, проблема приводимости моделей динамики к единообразной форме связана с представлением процессов в обоих типах пространств. На основе механизмов взаимозамещаемости моделей динамики исследуемого процесса предложены способы приведения моделей динамики к единообразной форме
Результаты проверяются непосредственными вычислениями на конкретных примерах. Взаимозамещаемость используется для сравнения разнонаправленных процессов, представленных различными типами динамических моделей. Приведены примеры моделей ошибки сравнения одномерных разнонаправленных процессов, представленных динамическими моделями различных типов и имеющих различный характер поведения. Точность модели сравнения запаздывающего типа иллюстрируется примером численного моделирования.
Список литературы
1. Емельянов С.В., Носов А.П., Рахманкулов В.З., Ахрем А.А. Принципы и методы разработки моделей искусственной поджелудочной железы в виртуальной среде // Информационные технологии и вычислительные системы. 2017. № 2. С. 3–23. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_29422153_73201272.pdf (дата обращения 17.01.2021).
2. Рахманкулов В.З., Ахрем А.А. Разработка алгоритмической базы знаний для транспозиционного виртуального симулятора инсулинотерапии и искусственной поджелудочной железы // Системный анализ и информационные технологии: 8-я междунар. конф.: САИТ–2019 (Иркутск, Россия, 8–14 июля 2019 г.): Тр. М., 2019. С. 129-134. DOI: 10.14357/SAIT2019017
3. Красовский Н.Н. Некоторые задачи теории устойчивости движения. М.: Физматгиз, 1959. 212 с.
4. Хейл Дж.К. Теория функционально-дифференциальных уравнений: пер. с англ. М.: Мир, 1984. 421 с. [Hale J.K. Theory of functional differential equations. 2nd ed. N.Y.: Springer, 1977. 365 p.].
5. Нефедов Н.Н., Попов В.Ю., Волков В.Т. Обыкновенные дифференциальные уравнения: Курс лекций. М.: Изд-во МГУ, 2016. 200 с.
6. Высшая математика для технических университетов / В.Н. Задорожный, В.Ф. Зальмеж, А.Ю. Трифонов и др.: учеб. пособие. 3-е изд. Ч. 5: Дифференциальные уравнения. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2014. 392 с.
7. Андронов А.А., Майер А.Г. Простейшие линейные системы с запаздыванием // Автоматика и телемеханика. 1946. Т. 7. Вып. 2–3. С. 95–106.
Mathematics and Mathematical Modeling. 2020; : 13-32
Interchangeability Conditions for Autonomous Processes Models in Finite-dimensional and Infinite-dimensional Spaces
Nosov A. P., Akhrem A. A., Rakhmankulov V. Z.
https://doi.org/10.24108/mathm.0520.0000238Abstract
The paper presents the interchangeability conditions for the finite-dimensional, infinite-dimensional, and discrete models of dynamics of autonomous processes and, using the one-dimensional processes as an example, shows that with the certain ratio of the model parameters and appropriate choice of initial functions these conditions are satisfied. Reveals how, subject to the conditions of interchangeability, the process generated by an ordinary differential equation can be represented in the functional space by the trajectory of a discrete dynamic system.
Considers dynamic models in the class of ordinary differential equations and delay differential ones. Since the solution spaces of such equations are, in general, different: a finite-dimensional arithmetic space for solutions of the ordinary differential equation and the infinite-dimensional functional space for solutions of the delay differential equation, the problem to reduce dynamic models to the uniform form is associated with representation of processes in both types of spaces. Based on the interchangeability mechanisms of dynamic models of the process under study, the paper proposes methods to reduce the models of dynamics to a uniform form.
The results are verified by direct calculations using the specific examples. Interchangeability is used to compare the oppositely directed processes represented by different types of dynamic models. To compare one-dimensional multidirectional processes, presented by dynamic models of various types and having a different behavior pattern, examples of the error models are given. An accuracy of the comparison model of delay type is illustrated by a numerical simulation example.
References
1. Emel'yanov S.V., Nosov A.P., Rakhmankulov V.Z., Akhrem A.A. Printsipy i metody razrabotki modelei iskusstvennoi podzheludochnoi zhelezy v virtual'noi srede // Informatsionnye tekhnologii i vychislitel'nye sistemy. 2017. № 2. S. 3–23. Rezhim dostupa: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_29422153_73201272.pdf (data obrashcheniya 17.01.2021).
2. Rakhmankulov V.Z., Akhrem A.A. Razrabotka algoritmicheskoi bazy znanii dlya transpozitsionnogo virtual'nogo simulyatora insulinoterapii i iskusstvennoi podzheludochnoi zhelezy // Sistemnyi analiz i informatsionnye tekhnologii: 8-ya mezhdunar. konf.: SAIT–2019 (Irkutsk, Rossiya, 8–14 iyulya 2019 g.): Tr. M., 2019. S. 129-134. DOI: 10.14357/SAIT2019017
3. Krasovskii N.N. Nekotorye zadachi teorii ustoichivosti dvizheniya. M.: Fizmatgiz, 1959. 212 s.
4. Kheil Dzh.K. Teoriya funktsional'no-differentsial'nykh uravnenii: per. s angl. M.: Mir, 1984. 421 s. [Hale J.K. Theory of functional differential equations. 2nd ed. N.Y.: Springer, 1977. 365 p.].
5. Nefedov N.N., Popov V.Yu., Volkov V.T. Obyknovennye differentsial'nye uravneniya: Kurs lektsii. M.: Izd-vo MGU, 2016. 200 s.
6. Vysshaya matematika dlya tekhnicheskikh universitetov / V.N. Zadorozhnyi, V.F. Zal'mezh, A.Yu. Trifonov i dr.: ucheb. posobie. 3-e izd. Ch. 5: Differentsial'nye uravneniya. Tomsk: Izd-vo Tomskogo politekhn. un-ta, 2014. 392 s.
7. Andronov A.A., Maier A.G. Prosteishie lineinye sistemy s zapazdyvaniem // Avtomatika i telemekhanika. 1946. T. 7. Vyp. 2–3. S. 95–106.
События
-
К платформе Elpub присоединился журнал «Eurasian Journal of Economic and Business Studies» >>>
5 ноя 2025 | 08:43 -
Журнал «Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі: Серыя фізіка-тэхнічных наву» принят в DOAJ >>>
5 ноя 2025 | 08:42 -
Журнал «Ученые записки Российской академии предпринимательства» принят в DOAJ >>>
5 ноя 2025 | 08:41 -
Журнал «Биотехнология и селекция растений» принят в Scopus >>>
31 окт 2025 | 08:39 -
Научный периодический электронный рецензируемый студенческий журнал «Scientia Juvenum» теперь на Elpub >>>
30 окт 2025 | 12:58
