<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Vestnik of Don State Technical University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Vestnik of Don State Technical University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Донского государственного технического университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1992-5980</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">1996</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/3503</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Физико-математические науки</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Physical and mathematical sciences</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Физико-математические науки</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Approximating mathematical model development according to point experimental data through “cut-glue” method</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Аппроксимационное построение математических моделей по точечным экспериментальным данным методом «cut-glue»</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Нейдорф</surname>
       <given-names>Рудольф Анатольевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Neydorf</surname>
       <given-names>Rudolf Анатольевич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ran_pro@mail.ru</email>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2014-04-07T00:00:00+04:00">
    <day>07</day>
    <month>04</month>
    <year>2014</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2014-04-07T00:00:00+04:00">
    <day>07</day>
    <month>04</month>
    <year>2014</year>
   </pub-date>
   <volume>14</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>45</fpage>
   <lpage>58</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/1996/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/1996/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассматривается решение проблемы описания экспериментально полученных зависимостей. Предложенный автором метод основывается на получении локальных приближений фрагментов данных зависимостей и аддитивном сведении их в единое аналитическое выражение. Такой эффект определяется применением специальных «выделяющих» функций, ограничивающих область ненулевого определения каждой из аппроксимирующих функций. По применяемым принципам аппроксимации метод назван «cut-glue»†. Наиболее близкий его аналог — сплайн-аппроксимация. Однако метод cut-glue значительно гибче, т. к. не связан ни количеством аппроксимируемых сплайном точек, ни порядком функций, аппроксимирующих участки. Порядок аппроксимирующего полинома или другой аппроксимирующей функции, а также её структура для каждого участка могут быть произвольными. Ещё одно выгодное отличие cut-glue аппроксимации состоит в единой аналитической записи всей кусочной функции вместо задания векторной сплайн-функции громоздкой системой уравнений. Такого эффекта удалось добиться применением аналитической функции, аппроксимирующей и параметрически сколь угодно приближающейся к единичной функции Хевисайда. Приведены результаты аналитического и численного исследования свойств и итогов применения предложенного метода. Они проиллюстрированы практическими примерами приложения метода к практическим задачам, табличными и графическими данными.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>A solution to the problem on describing experimentally obtained dependences is considered. The author’s method is based upon getting some local approximations of fragments of these relations, and their additive reduction to a single analytical expression. This effect is determined using special «allocating» functions limiting the domain of nonzero definition for each of the approximation functions. The method is called «cut-glue» according to the applied principles. The closest analogue of the proposed method is spline approximation. However, the «cut-glue» method is much more adaptable, as it is bonded to neither the number of spline-approximable points, nor the function order approximating the areas. The order of the polynomial approximant, or another approximating function, as well as its structure for each site, can be arbitrary. Another advantageous difference of «cut-glue» approximation consists in a single analytic notation of the whole piecewise function instead of defining a vector spline-function through a cumbersome system of equations. This effect has been achieved using an analytical function approximating and parametrically arbitrarily approaching the Heaviside step function. The analytical and numerical studies of the properties and the effects of applying the proposed method are resulted. The obtained results are illustrated with the specific technical sample applications of the method to practical problems, tabular and graphical data.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>экспериментальная зависимость</kwd>
    <kwd>кусочная функция</kwd>
    <kwd>аппроксимация</kwd>
    <kwd>мультипликативность</kwd>
    <kwd>аддитивность</kwd>
    <kwd>дифференцируемость</kwd>
    <kwd>аналитическая функция</kwd>
    <kwd>параметрическое приближение</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>experimental dependence</kwd>
    <kwd>piecewise function</kwd>
    <kwd>approximation</kwd>
    <kwd>multiplicativity</kwd>
    <kwd>additivity</kwd>
    <kwd>differentiability</kwd>
    <kwd>analytic function</kwd>
    <kwd>parametric approach</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение. Одним из важных практических приложений математических методов является решение задачи аппроксимации различного рода экспериментальных зависимостей. К аппроксимации приходится прибегать при построении математических моделей различных природных, технических, экономических, социальных и иных явлений и объектов на основе результатов экспериментальных исследований [1, 2]. Наиболее распространённым и математически проработанным подходом к решению таких задач является регрессионный анализ, опирающийся на метод наименьших квадратов (МНК) [1, 3].Метод регрессионного полиномиального описания экспериментальных точечных данных в заданном диапазоне исследования является стандартным. Он поддерживается всеми универсаль- ными и несколькими специализированными программными средствами (MATLAB [4, 5], MathCAD [6, 7], Statistica [8, 9] и др.). Возможны и другие, не полиномиальные формы регрессионной аппроксимации, когда эмпирически подбирается совокупность подходящих для описания функций [7, 9]. Но этот подход нерегулярный и не поддержан таким мощным, хорошо разработанным математическим аппаратом, как классический регрессионный анализ. Однако и у последнего есть существенный недостаток — он плохо подходит для аппроксимации многоэкстремальных зависимостей, особенно кусочного характера с явными изломами, т. е. с фактически существующими разрывами по производной. В этом случае применение при обработке данных критерия МНК может дать два различных результата. Первый, при малом порядке аппроксимирующего полинома — очень грубое приближение к экспериментально снятым точкам. Второй, при высоком порядке — достаточно близкое воспроизведение зависимости в окрестности этих точек. При этом не обеспечивается гладкость описания межточечных интервалов. Так, на рис. 1 приведены примеры</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куприенко, Н. В. Статистические методы изучения связей. Корреляционно-регрессионный анализ / Н. В. Куприенко, О. А. Пономарева, Д. В. Тихонов. - Санкт-Петербург : Изд-во политехн. ун-та, 2008. - 118 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kuprienko, N. V. Statisticheskie metody izucheniya svyazey. Korrelyatsionno-regressionnyy analiz / N. V. Kuprienko, O. A. Ponomareva, D. V. Tikhonov. - Sankt-Peterburg : Izd-vo politekhn. un-ta, 2008. - 118 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Эффективная аппроксимация кусочных функций в задачах квазиоптимального по быстродействию управления / Р. А. Нейдорф // Математические методы в технике и технологиях - 2000 : сб. трудов Междунар. науч. конф. - Санкт-Петербург, 2000. - Т. 2. - C. 18-22.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R. A. Effektivnaya approksimatsiya kusochnykh funktsiy v zadachakh kvazioptimal&amp;#180;nogo po bystrodeystviyu upravleniya / R. A. Neydorf. Matematicheskie metody v tekhnike i tekhnologiyakh - 2000 : sb. trudov Mezhdunar. nauch. konf. - Sankt-Peterburg, 2000. - T. 2. - C. 18-22.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Bates, D.-M. Nonlinear regression analysis and its applications / D.-M. Bates, D.-G. Watts. - New York : John Wiley, 1988. - 371 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bates, D.-M. Nonlinear regression analysis and its applications / D.-M. Bates, D.-G. Watts. - New York : John Wiley, 1988. - 371 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Applications of MATLAB in Science and Engineering / Edited by T. Michałowski. - Rijeka : InTech, 2011. - 371 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Applications of MATLAB in Science and Engineering / Edited by T. Michałowski. - Rijeka : InTech, 2011. - 371 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чен, К. МАТЛАБ в математических исследованиях / К. Чен, П. Джиблин, А. Ирвинг. - Москва : Мир, 2001. - 346 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chen, K. MATLAB v matematicheskikh issledovaniyakh / K. Chen, P. Dzhiblin, A. Irving. - Moskva : Mir, 2001. - 346 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Maxfield, B. Essential MATHCAD for Engineering, Science and Math / B. Maxfield. - San Diego : Academic Press ; Elsevier, 2009. - 490 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Maxfield, B. Essential MATHCAD for Engineering, Science and Math / B. Maxfield. - San Diego : Academic Press ; Elsevier, 2009. - 490 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Макаров, Е. Инженерные расчёты в Mathcad 15. Учебный курс / Е. Макаров. - Санкт-Петербург : Питер, 2001. - 400 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Makarov, E. Inzhenernye raschety v Mathcad 15. Uchebnyy kurs / E. Makarov. - Sankt-Peterburg : Piter, 2001. - 400 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">STATISTICA. Официальное руководство : в 5 т. / StatSoft. - Москва : StatSoft, 2007.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">STATISTICA. Ofitsial&amp;#180;noe rukovodstvo : v 5 t. / StatSoft. - Moskva : StatSoft, 2007.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Боровиков, В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере / В. Боровиков. - 2-е изд. - Санкт-Петербург : Питер, 2003. - 688 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Borovikov, V. STATISTICA. Iskusstvo analiza dannykh na komp&amp;#180;yutere / V. Borovikov. - 2-e izd. - Sankt-Peterburg : Piter, 2003. - 688 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Исследование зависимости силы всплывания специализированного аэростата от параметров его движения / Р. А. Нейдорф, Ю. Л. Сигида // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2013. - № 3-4 (72-73). - C. 96-103.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R. A. Issledovanie zavisimosti sily vsplyvaniya spetsializirovannogo aerostata ot parametrov ego dvizheniya / R. A. Neydorf, Yu. L. Sigida. Vestnik Don. gos. tekhn. un-ta. - 2013. - № 3-4 (72-73). - C. 96-103.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Stability Analysis of the MAAT Feeder Airship During Ascent and Descent with Wind Disturbances [Electronic resource] / R. Neydorf [et al.] // SAE International. - Available at: http://papers.sae.org/2013-01-2111/ (accessed : 04.01.2014).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Stability Analysis of the MAAT Feeder Airship During Ascent and Descent with Wind Disturbances [Electronic resource] / R. Neydorf [et al.]. SAE International. - Available at: http://papers.sae.org/2013-01-2111/ (accessed : 04.01.2014).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Aerodynamic Characteristics Study and Possible Improvements of MAAT Feeder Airships [Electronic resource] / V. Voloshin [et al.] // SAE International. - Available at: http://papers.sae.org/2013-01-2112/. - 7 p. (accessed : 04.01.2014).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Aerodynamic Characteristics Study and Possible Improvements of MAAT Feeder Airships [Electronic resource] / V. Voloshin [et al.]. SAE International. - Available at: http://papers.sae.org/2013-01-2112/. - 7 p. (accessed : 04.01.2014).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Дорофеюк, Ю. А. Структурная идентификация сложных объектов управления на базе методов кусочной аппроксимации / Ю. А. Дорофеюк // Управление большими системами. - 2010. - № 30. - С. 79-88.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dorofeyuk, Yu. A. Strukturnaya identifikatsiya slozhnykh ob&amp;#180;&amp;#180;ektov upravleniya na baze metodov kusochnoy approksimatsii / Yu. A. Dorofeyuk. Upravlenie bol&amp;#180;shimi sistemami. - 2010. - № 30. - S. 79-88.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Лоран, П.-Ж. Аппроксимация и оптимизация / П.-Ж. Лоран. - Москва : Мир, 1975. - 496 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Loran, P.-Zh. Approksimatsiya i optimizatsiya / P.-Zh. Loran. - Moskva : Mir, 1975. - 496 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Альберг, Дж. Теория сплайнов и её приложения / Дж. Альберг, Э. Нильсон, Дж. Уолш. - Москва : Мир, 1972. - 318 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Al&amp;#180;berg, Dzh. Teoriya splaynov i ee prilozheniya / Dzh. Al&amp;#180;berg, E. Nil&amp;#180;son, Dzh. Uolsh. - Moskva : Mir, 1972. - 318 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B16">
    <label>16.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ханова, А. А. Интерполяция средствами Mathcad [Электронный ресурс] / А. А. Ханова. - Режим доступа : http://www.exponenta.ru/educat/systemat/hanova/interp/math.asp (дата обращения : 04.01.2014).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Khanova, A. A. Interpolyatsiya sredstvami Mathcad [Elektronnyy resurs] / A. A. Khanova. - Rezhim dostupa : http://www.exponenta.ru/educat/systemat/hanova/interp/math.asp (data obrashcheniya : 04.01.2014).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B17">
    <label>17.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Смоленский, В. В. Статистические методы обработки экспериментальных данных : учеб. пособие / В. В. Смоленский. - Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), 2003. - 101 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Smolenskiy, V. V. Statisticheskie metody obrabotki eksperimental&amp;#180;nykh dannykh : ucheb. posobie / V. V. Smolenskiy. - Sankt-Peterburg : Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy gornyy institut (tekhnicheskiy universitet), 2003. - 101 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B18">
    <label>18.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Нелинейное ускорение динамических процессов управления объектами первого порядка с учётом ограниченности воздействий / Р. А. Нейдорф // Управление и диагностика в динамических системах. - Ростов-на-Дону : Изд. центр Дон. гос. техн. ун-та, 1999. - С. 13.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R. A. Nelineynoe uskorenie dinamicheskikh protsessov upravleniya ob&amp;#180;&amp;#180;ektami pervogo poryadka s uchetom ogranichennosti vozdeystviy / R. A. Neydorf. Upravlenie i diagnostika v dinamicheskikh sistemakh. - Rostov-na-Donu : Izd. tsentr Don. gos. tekhn. un-ta, 1999. - S. 13.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B19">
    <label>19.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Международная стандартная атмосфера [Электронный ресурс] / Академик // Энциклопедия техники. - Режим доступа : http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/2697/ (дата обращения : 11.12.2013).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Mezhdunarodnaya standartnaya atmosfera [Elektronnyy resurs] / Akademik. Entsiklopediya tekhniki. - Rezhim dostupa : http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/2697/ (data obrashcheniya : 11.12.2013).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
