DOI

Оперативная коррекция текущего вектора состояния динамической модели данными прямых или косвенных измерений в режиме реального времени представляет собой известную задачу теории автоматического управления и называется проблемой ассимиляции или усвоения данных. Математические модели в экологии требуют специфических подходов к этой проблеме по сравнению с традиционными методами, применяемыми в гидрометеорологии. Основное отличие состоит в том, что в этом случае наличествуют, как правило, лишь редкие наблюдения, причем над ограниченным числом косвенных характеристик. В работе предлагается оригинальный подход к ассимиляции данных для задач подобного рода. Он заключается в том, что в исходную систему вводится дополнительное слагаемое, отражающее роль неучитываемых в идеальной модели случайных внешних воздействий. Далее находится такая форма этих возмущений, которая минимизирует взвешенную суммуих интегральной мощности и нормы отклонений наблюдаемых и теоретических характеристик в точках измерения. При этом выбор весового коэффициента позволяет отразить сравнительную степень доверия теоретической модели или фактическим измерениям. Таким образом, формальная постановка задачи записывается в виде проблемы оптимального управления. Приведены примеры применения предложенного метода для нескольких простых моделей. В задаче о равномерном движении материальной точки получено аналитическое решение, дающее, тем не менее, нетривиальные результаты. Задача об ассимиляции данных в модели Лотки—Вольтерра решена численно. Показано, что в этом случае предложенный метод «минимального возмущения» приводит к наименее «травматичнoй» коррекции эталонной модели по сравнению с известными альтернативными подходами — адаптивной идентификацией параметров или подгонкой начального состояния. Библиогр. 7 назв. Ил. 2.
Переведенное названиеAssimilation of data in the imitative modeling of environmental processes by the method of minimizing corrective perturbations
Язык оригиналарусский
Страницы (с-по)326-338
Число страниц13
ЖурналVestnik Sankt-Peterburgskogo Universiteta, Prikladnaya Matematika, Informatika, Protsessy Upravleniya
Том13
Номер выпуска3
DOI
СостояниеОпубликовано - 2017
Опубликовано для внешнего пользованияДа

    Области исследований

  • ассимиляция данных, минимизация корректирующих возмущений, экология, имитационное моделирование

    Предметные области Scopus

  • Компьютерные науки (все)
  • Теория оптимизации
  • Прикладная математика

ID: 51941522