Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
8 results
Search Results
Item Інформаційна технологія обробки та аналізу кардіосигналів з використанням нейронної мережі(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Шатний, Сергій В'ячеславович; Тимощук, Павло Володимирович; Національний університет "Львівська політехніка"; Тимченко, Олександр Володимирович; Комар, Мирослав ПетровичДисертацію присвячено розробці та вдосконаленні моделей, методів та засобів інформаційної технології обробки електрокардіограми, підвищенні швидкодії та точності обробки кардіосигналів, зменшенні розміру системи, призначеної для такої обробки, зниження її енергоспоживання і реалізації системи в аналоговій та цифровій елементних базах. Сформульовано актуальність теми дисертації, мету та основні задачі досліджень, визначено наукову новизну роботи і практичне значення отриманих результатів, показано зв'язок роботи з науковими темами. Подано відомості про апробацію результатів роботи, особистий внесок автора та його публікації. Виявлено, що ефективність обробки та аналізу залежить від якості попередньої обробки сигналів та природи самого сигналу. Аналіз підходів до побудови систем обробки біомедичних сигналів показав необхідність підвищення їх ефективності. Результати аналізу існуючих систем обробки кардіосигналів дали змогу стверджувати, що в більшості з них недостатньо висока точність класифікації (не вище 75 %), низька швидкодія та висока вартість обладнання, пов’язана з монополією компаній-виробників. Представлено розроблений метод аналізу електрокардіограми шляхом визначення амлітуди та тривалості кожного з P, Q, R, S, T-сегментів. Удосконалено метод попередньої обробки кардіосигналів за рахунок використання для ідентифікації та фільтрування нейронних мереж. Покращено метод класифікації кардіосигналів за допомогою використання частковорозпаралеленої нейронної мережі. Розроблені програмні та апаратні реалізації інформаційної технології обробки кардіосигналів, структурно-функціональні схеми обробки вхідних сигналів на основі мікроконтролерів та програмованих логічних інтегральних схем. Проведено моделювання та оптимізацію засобів обміну даними між структурними елементами системи. Розроблені спеціалізовані програмні продукти, призначені для попередньої обробки та аналізу ЕКГ. Розроблено серверні засоби для функціонування віддаленої web-системи для взаємодії логічної моделі «лікар-пацієнт». The dissertation is prepared to development and improvement of models, methods and means of information technology of electrocardiogram processing, increase of speed and accuracy of processing of cardio signals, reduction of the size of the system intended for such processing, reduction of its power consumption and realization of system in analog and digital element bases. The relevance of the topic of the dissertation is substantiated, the purpose and main tasks of research are formulated, the scientific novelty of the work and the practical significance of the obtained results are determined, the connection of the work with scientific topics is shown. Information on approbation of work results, personal contribution of the author and his publication is given. It was found that the efficiency of processing and analysis depends on the quality of signal pre-processing and the nature of the signal itself. Analysis of approaches to the construction of biomedical signal processing systems has shown the need to increase their efficiency. The results of the analysis of the existing cardio signal processing systems allowed to state that in most of them the classification accuracy is not high enough (not higher than 75%), low speed and high cost of equipment due to the monopoly of the manufacturing companies. The developed method of analysis of the electrocardiogram by determination of amplitude and duration of each of P, Q, R, S, T-segments is presented. The method of pre-processing of cardiac signals has been improved due to the use of neural networks for identification and filtering of cardiac signals. The method of classification of cardio signals by means of use of a partially-parallel fuzzy neural network is improved. Software and hardware implementations of information technology of cardiac signal processing, structural-functional and basic schemes of input signal processing on the basis. of microcontrollers and programmable logic integrated circuits are developed. Modeling and optimization of means of data exchange between structural elements of the system are carried out. The system of processing and analysis of cardio signals is developed with use of open, free and conditionally free software, in particular programming language and environment of development of GCC, system of visual programming and carrying out of simulations of NI Labviev. Means based on programmable logic integrated circuits and programmable valve arrays were selected as the hardware platform. The NIO RIO platform was used to conduct the software and hardware simulation, and a platform based on microchip microcontrollers and Altera programmable valve arrays was selected to create, design and implement the layout. Developed specialized software products for ECG pre-processing and analysis. Server tools have been developed for the operation of a remote web-system for the interaction of the logical model "doctor-patient". Comparative analyzes were performed with existing software and hardware platforms for cardiac signal processing, in particular with the Holter device. The data show a decrease in energy consumption, increase the accuracy of cardio signal analysis, reduce the infraction of readings and increase the compactness of the system. In general, the proposed and used tools allow for a full range of medical research and implement the developed system in medical and scientific institutions.Item Методи оцінювання конструкційної міцності і зниження вібрацій механічних систем на основі обернених задач(Хмельницький національний університет, 2017) Горошко, Андрій ВолодимировичДисертація присвячена вирішенню наукової проблеми оцінювання міцності і зниження вібрацій складних механічних систем на основі ідентифікації їх динамічних та конструктивних параметрів методами обернених задач інтерпретації даних вимірювань і синтезу. Розроблено методи ідентифікації дисбалансів і пружно-інерційних параметрів гнучких роторів, що ґрунтуються на виміряних значеннях динамічних прогинів і коефіцієнтів впливу, а також методи підвищення точності розв’язків обернених задач, базуючись на зниженні числа обумовленості і застосуванні статистичних методів підвищення стійкості, зокрема фільтрації оцінок за методом найменших квадратів. Для підвищення точності ідентифікації запропоновано метод експериментального дослідження динамічних та міцнісних параметрів механічних систем, що полягає у апроксимації емпіричної полімодальної густини розподілу ймовірностей сумішшю унімодальних законів. Застосування методів ідентифікації дозволило наступним балансуванням на робочих частотах суттєво знизити вібрації компресора газотурбінного двигуна і турбонасосного агрегата. Для розв’язання недовизначених обернених задач запропоновано метод пробних параметрів (режимів), за допомогою якого ідентифіковано АЧХ компресора і фізико-механічні характеристики компаунду при температурах від –60°С до –20°С. Запропоновано метод ідентифікації нелінійних силових характеристик коливальних систем із зосередженими масами та розподіленими параметрами. Розроблено метод розрахунку допустимих значень конструкційних параметрів механічних систем та (або) технологічних процесів їх виготовлення за умови забезпечення заданих вимог на їх міцнісні і вібраційні характеристики та метод побудови статистично-детермінованих моделей, що дає змогу суттєво зменшити кількість необхідних експериментів. Їх застосування дозволило забезпечити міцність і працездатність герметизованих конструкцій електронних систем у широких межах температури. Диссертация посвящена решению научной проблемы оценки прочности и снижения вибраций сложных механических систем на основе идентификации их динамических и конструктивных параметров методами обратных задач (ОЗ) интерпретации даннях измерений и синтеза. Разработаны методы идентификации дисбалансов и упруго-инерционных параметров гибких роторов, основываясь на измеренных значениях динамических прогибов и коэффициентов влияния, а также методы повышения точности решений обратных задач, основываясь на снижении числа обусловленности и применении статистических методов повышения устойчивости, в частности фильтрации оценок по методу наименьших квадратов. Для повышения точности идентификации предложен метод экспериментального исследования динамических и прочностных параметров механических систем, который заключается в аппроксимации эмпирической полимодальной плотности распределения вероятностей смесью унимодальных законов. Применение методов идентификации позволило последующей балансировкой на рабочих частотах существенно снизить вибрации компрессора газотурбинного двигателя и турбонасосного агрегата. Для решения недоопределенных ОЗ предложен метод пробных параметров (режимов), с помощью которого идентифицирована АЧХ компрессора и фізико-механические характеристики компаунда при температурах от –60 °С до –20 °С. Предложен метод идентификации нелинейных силовых характеристик колебательных систем с сосредоточенными массами и распределенными параметрами. Разработан метод расчета допустимых значений конструкционных параметров механических систем и (или) технологических процессов их изготовления при условии обеспечения заданных требований на их прочностные и вибрационные характеристики и метод построения статистически детерминированных моделей, позволяющий существенно снизить количество необходимых экспериментов. Их применение позволило обеспечить прочность герметизированных конструкций электронных систем в широких пределах температуры. The thesis is devoted to the solution of the theoretical and practical problem of assessing strength and reducing vibrations in complex mechanical systems through identification of their dynamic and constructive parameters using the methods of inverse problems of measurement data interpretation and synthesis. The study suggests methods developed for identification of imbalances and elastic-inertial parameters of flexible rotors, which are based on measured values of dynamic deflections and influence coefficients. The research provides their stability assessment and reveals the connection between measured parameters and their identification accuracy, substantiating the selection of the least stable and most stable regions of rotational frequencies. To improve the accuracy of the solutions, methods for increasing the inverse problem solution stability are developed, based on the conditionality number reduction and the application of statistical methods, in particular using the principal component analysis for filtering the estimates by the least squares method. In order to increase the identification accuracy, a method for experimental assessment of dynamic and strength parameters of mechanical systems is suggested, which implies the approximation of the empirical polymodal probability distribution density by a mixture of unimodal laws. The application of these methods allows to identify the imbalances and actual elastic-inertial characteristics of the gas turbine compressor rotor reduced to the model, and enables the reduction of its vibrations by 2.5 times by means of the subsequent balancing at operating frequencies. The rigidities and masses are reduced to the dynamical model of the turbine pump, which makes it possible to balance the flexible rotor on the operating rotation frequency in three correction planes, reducing the vibration by 6 times, amplitudes of the vibration of the supports – by 4 times, static stresses in the material of the shaft – by 3, 5 times, and dynamic stresses – by 3 times. To solve inadequate inverse problems, a method of test parameters (modes) is proposed, which allows to identify the compressor's amplitude-frequency characteristics, as well as physical and mechanical characteristics of the compound in the temperature range from –60° C to –20° C. A method for identifying the nonlinear power characteristics of oscillatory systems with lumped masses and distributed parameters by reducing the problem to a linear discrete inverse problem is suggested. The study introduces a method for calculating permissible values of the structural parameters of mechanical systems and (or) technological processes of their production with specified requirements for their strength and vibration characteristics and a method of constructing statistically determined models. The development of these methods contributes to a significant reduction of the experiments needed. Their application makes it possible to synthesize the permissible values of physical, mechanical and geometric characteristics of the structure and to increase the strength of pressurized structures of electronic systems in wide temperature ranges.Item Комп’ютерна система для випробувань стрілочних вимірювальних приладів(Вінницький національний технічний університет, 2016) Ліщук, Роман ІгоровичДисертація присвячена розробці нової комп’ютерної системи для випробувань стрілочних вимірювальних приладів у статичному та динамічному режимах роботи. Запропоновано структурну схему комп’ютерної системи, яка складається з веб-камери, генератор випробувальних сигналів та програмного забезпечення, що дає змогу керувати випробувальним сигналом в статичному та динамічному режимах роботи та розпізнавати покази зі шкал стрілочних вимірювальних приладів. Проаналізовано та запропоновані нові методи обробки цифрових зображень: метод адаптивної бінаризації зображень та метод скелетизації, які лежать в основі розробленого програмного забезпечення. Отримано аналітичні залежності знаходження кута відхилення стрілки для приладів з дугової та круговою шкалами. Основні результати дослідження впроваджені на ПАТ "Уманський завод "Мегомметр". Диссертация посвящена разработке новой компьютерной системы для испытаний стрелочных измерительных приборов в статическом и динамическом режимах работы. Предложена структурная схема компьютерной системы, которая состоит с веб-камеры, генератор испытательных сигналов и программного обеспечения, что дает возможность управлять испытательным сигналом в статическом и динамическом режимах работы и распознавать показания со шкал стрелочных измерительных приборов. Проанализированы и предложены новые методы обработки цифровых изображений: метод адаптивной бинаризации изображений и метод скелетизации, которые лежат в основе разработанного программного обеспечения. Получены аналитические зависимости нахождения угла отклонения стрелки для приборов с дуговой и круговой шкалами. Основные результаты исследования внедрены на ПАТ "Уманский завод "Мегомметр". The dissertation’s subject matter is the development of a new computer system for testing of pointer-and-scale measuring instruments in static and dynamic modes. The basic requirements to existing computer systems for testing of pointer-and-scale measuring instruments are analyzed and formulated. As a result it is defined that the existing computer systems for testing of pointer-and-scale measuring instruments don’t work in dynamic mode. Besides, the number of instruments that are tested simultaneously is limited, on the one hand, by the formation of a test signal, and, on the other hand, by the type of instruments scale and their metrological characteristics. Therefore, the use of the analyzed computer systems in production is primarily determined by the availability of high-speed image processing algorithms, measurement accuracy, simplicity of hardware components and decision-making time about the quality of the instrument under testing. The ways of implementation of the method of optical reading of the scales of pointer-and-scale measuring instruments are investigated and prerequisites for the formation of a new computer system for testing of pointer-and-scale measuring instruments in static and dynamic modes are created. The structural diagram of a computer system consisting of webcam, test-signal generator and software is suggested. Test-signal generator is built on microcontroller ATmega8. It allows to operate the test signal in static and dynamic modes. The choice of test signal for testing of pointer indicators intended to visualize the measured value of amperage (amperemeters), constant and variable magnitude of voltage (voltmeters) and measured value of resistance (ohmers) is implemented. The software, which consists of the following units: binarization of images, difference of images, filtration of images, skeletonization of images and identification of instrument indices is developed. The proposed software allows to identify readings of the scales of pointer-and-scale measuring instruments in static and dynamic modes. A method of adaptive binarization of images is developed. It is based on an integral representation of the image. With the use of the integral representation of the image a significant reduction of the time of algorithm operating is obtained due to the fact that all the calculation components are saved in an integral matrix and the calculation takes four accesses to the file and three arithmetic operations. The proposed method allows to avoid sharp contrasting lines and to ignore small gradient changes. The flooding method of skeletonization of binary images is improved. It differs from the well-known one by the way of circles generation. Each successive circle is generated on the determined point of center axis of the object. As a result of the execution of algorithm we find points of center axis of the object that can be used to represent skeletal image. The proposed method can consider the expansion (narrowing) and rotational motion of the object. It is resistant to noise on the image. Analytical dependences of identifying the angle of deflection of cursor of the instruments with arc and circular scales are received. The main results of the research have industrial implementation at joint-stock partnership "Uman plant" Megommetr" during acceptance testing.Item Ідентифікація об’єктів керування та синтез контролерів з використанням штучних нейронних мереж(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Наконечний, Маркіян ВолодимировичВ дисертації проаналізовано природу нелінійностей в об’єктах керування, зокрема, в приводах робототехнічних систем, як динамічних об’єктів другого порядку, і показано, що при впливі певних навантажень математична модель електроприводу є нелінійною, а її лінеаризація приводить до нехтування факторами, які характерні для даного електроприводу. Розглянуто особливості побудови контролерів з використанням методів кореневого годографа і частотних характеристик та показано, що контролери, побудовані з їх використанням, в процесі роботи системи не забезпечують повної адекватності між значеннями заданої і реальної регульованих величин нелінійних об’єктів керування. Досліджено можливості використання динамічних нейронних мереж для ідентифікації об’єктів, які описуються лінійними і нелінійними диференціальними рівняннями другого порядку, проаналізовано способи формування вхідних і вихідних послідовностей та обгрунтовано доцільність використання градієнтних алгоритмів, зокрема, алгоритму Левенберга — Марквардта, для їх навчання; запропоновано новий підхід, суть якого полягає у використанні заданого еталону, до якого зводиться система; промодельовано емулятори об’єктів, які виконані на базі синтезованих нейронних мереж. Розглянуто особливості побудови системи керування з використанням адаптивного нейронного контролера на основі пропорціонально-інтегрально-диференціального закону керування і контролера, виконаного на базі інверсної динаміки об’єкта, реалізація процесів навчання яких здійснюється на основі алгоритму прогнозованої похибки, і показано, що з огляду забезпечення заданих характеристик процесу в системі, набагато перспективнішим є пропорціонально-інтегрально-диференціальний контролер, оскільки в системі з його використанням забезпечується вища точність відслідковування регульованої величини за вихідною величиною еталона. Результати моделювання систем керування з використанням синтезованих контролерів свідчать про доцільність застосування динамічних нейронних мереж для керування процесами в лінійних і нелінійних об’єктах. В диссертации выполнен анализ источников нелинейностей в объектах управления, в частности, приводов робототехнических систем, как динамических объектов второго порядка, и показано, что при действии определённых видов нагрузок математическая модель электропривода является нелинейной, а её линеризация приводит к пренебрежению факторами, которые характерны для данного электропривода. Рассмотрены особенности построения контроллеров с использованием методов корневого годографа и частотных характеристик и показано, что контроллеры, построенные с использованием указанных методов, в процессе работы системы не обеспечивают полной адекватности между значениями заданной и реальной регулируемых величин нелинейных объектов управления. Исследованы возможности применения динамических нейронных сетей для идентификации объектов, описываемых линейными и нелинейными дифференциальными уравнениями второго порядка, произведен анализ способов формирования входных и выходных последовательностей и обоснована целесообразность использования градиентных алгоритмов, в частности алгоритма Левенберга — Марквардта, для их обучения; предложен новый подход, сущность которого состоит в задании эталона, к которому приводится система; промоделированы эмуляторы объектов, выполненные на базе синтезированных нейронных сетей. Рассмотрены особенности построения системы управления с использованием адаптивного нейронного контроллера на основе пропорционально - интегрально - дифференциального закона управления и контроллера, выполненного на базе инверсной динамики объекта, реализация процессов обучения которых выполняется с использованием алгоритма прогнозируемой погрешности, и показано, что исходя из необходимости обеспечения заданных характеристик процесса в системе, более перспективным является пропорционально - интегрально - дифференциальный контроллер, поскольку в системе с использованием такого контроллера с достаточно высокой точностью осуществляется отслеживание регулируемой величины за выходной величиной эталона. Результаты моделирования систем управления с использованием синтезированных контроллеров свидетельствуют о целесообразности применения динамических нейронных сетей для управления процессами в линейных и нелинейных объектах. The nature of nonlinearities in the objects of control particularly in the drives of robotic systems as dynamic objects of the second order is analyzed and shown that under the influence of some loads the mathematical model of electric is nonlinear and its linearization leads to disregard factors that significantly affect the dynamics of the electric drive. Aspects of controllers construction using root hodograph and frequency characteristics methods have been considered which include the location of the dominant roots of the characteristic equation of the closed-loop system in a given area of the complex plane of the roots or the desired form of frequency response of the open-loop system. It is shown that controllers which are built using these methods in the process of system work do not provide full adequacy between the values of specified and actual controlled variables of nonlinear control objects. An application of neural controllers promise the best prospects. We consider features of construction of static and dynamic neural networks and their mathematical models carried the review of functions of activation neurons and feasibility of using gradient algorithms including the algorithm Levenberg - Marquardt for training dynamic neural networks. The possibility of using dynamic neural networks for the identification of objects that are described by linear and nonlinear differential equations of second order is investigated, the ways of forming input and output sequences which are used for training dynamic neural networks and simulated emulators of objects that are made on the basis of synthesized neural networks are analyzed. As an alternative to these methods of synthesis of controller the new approach is suggested, the essence of which is the using of a given sample, to which boils down the system. Level of approximation of the synthesized system to the standard defined by the minimum of standard deviation between the output values and the system. It is shown that the implementation of this approach is the most effective use of the ideology of dynamic neural networks and controllers that are made based on them provide high dynamic performance and accuracy. The peculiarities of constructing of a control system using adaptive neural controller based on proportional-integral-differential control law and the controller made on the basis of inverse dynamics of object, implementation of processes of learning of which is based on the algorithm of predicted error are analyzed, it is shown that taking into account the providing of given characteristics of the process in the system much more promising is the proportional-integral-differential controller because the system with its use provides higher accuracy for tracking of controlled variable by output value of standard. Simulation results of control systems using synthesized controllers demonstrate the feasibility of dynamic neural networks for control of processes in linear and nonlinear objects.Item Побудова дискретних макромоделей компонент електромеханічних систем(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Васильчишин, Іванна ІванівнаДисертаційна робота присвячена вирішенню наукової задачі дискретного макромоделювання динамічних режимів компонент електромеханічних систем на основі співвідношень вхід-вихід. В роботі удосконалено методи макромоделювання, шляхом використання багаторівневих оптимізаційних процедур та експертного аналізу, що дозволяють звести побудову макромоделі складного об'єкта до побудови макромоделей ряду простіших моделей. На основі запропонованого підходу побудовано принципово нові макромоделі асинхронних електричних машин різних типів і різної потужності, а саме створено дискретні динамічні макромоделі таких об’єктів як трифазний та однофазний асинхронні двигуни для координат діючих та миттєвих значень. Також показано можливість застосування розглянутих методів до побудови макромоделей інших компонент ЕТС. Обґрунтовано достовірність отриманих макромоделей шляхом порівняння розроблених моделей асинхронних двигунів з результатами експерименту та їх ефективність для подальшого використання при розробці складних електротехнічних систем. Диссертационная работа посвящена научной задаче дискретного макромоделирования динамических режимов компонент электромеханических систем с использованием соотношений вход-выход. Проведен сравнительный анализ существующих моделей электромеханических преобразователей, в частности асинхронных двигателей. Проанализировав макромодели различных типов, и принимая во внимание форму представления входной информации о моделируемом объекте, а также планируемое применение полученных макромоделей, для моделирования объектов выбрана форма дискретных уравнений переменных состояния. Выполнен сравнительный анализ методов построения дискретных макромоделей. Рассмотрены классические методы построения макромоделей, такие как алгоритм Хо-Калмана для линейных дискретных уравнений переменных состояния, алгоритм Исидори для билинейных дискретных уравнений переменных состояния, операторные модели, интегральные модели нелинейных многополюсников на основе интегралов типа «свертки», модели Гаммерштейна, Винера и Гаммерштейна-Винера. Все перечисленные методы построения макромоделей имеют недостаток, который заключается в существенном ограничении по классу нелинейных динамических объектов, для которых перечисленные методы позволяют получить достаточно точные макромодели. Поскольку электромеханические преобразователи являются весьма сложными нелинейными динамическими объектами, то эти методы часто не позволяют получить адекватную макромодель. Поэтому альтернативным подходом к решению указанной задачи является методы макромоделирования базирующиеся на оптимизационном подходе, который не накладывает ограничений на форму представления модели, и в результате на класс моделируемых объектов. Также в работе рассмотрены методы получения априорной информации, необходимой для построения динамических макромоделей асинхронных двигателей. Такой информацией является переходные характеристики моделируемого объекта. Указанную априорную информацию получено с помощью, как натурного эксперимента, так и компьютерной симуляции, а именно осуществление компьютерных экспериментов с использованием сложных математических моделей асинхронных машин высокого уровня адекватности. Рассмотрено построение макромоделей асинхронных двигателей в координатах действующих и мгновенных значений токов и напряжений. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что предлагаемые подходы к построению макромоделей, использующие оптимизационный подход, позволяют выполнить идентификацию их структуры и параметров на основе универсальных формальных процедур, которые могут реализоваться на компьютере с минимальным вмешательством пользователя и обеспечивают заданную точность моделирования линейных и нелинейных свойств объекта. The dissertation is devoted to the solution of a scientific problem of discrete macromodelling of dynamic modes of the electric drive system components on the basis of input-output relations. In this manuscript known approach of macromodeling using multilevel optimization procedures and expert analysis was improved. It allows to reduce the creation of macromodels of a complex object to development of a number of macromodels of simpler objects. On the basis of the proposed approach entirely new discrete dynamic macromodels of asynchronous electric machines of different types and different power (single and three phase induction motor models for root-mean square and amplitude coordinate values) were developed. Also the possibility of these methods applying in order to create macromodels of other components of electromechanical systems was shown. The efficiency of the obtained macromodels and their suitability for the further using to create complex electrical systems models is shown and explained based on a comparing of received macromodels of induction motors with the results of the experiment.Item Макромоделювання систем електроприводу та їх компонент(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Селепина, Йосип РомановичThe method for discrete macromodelling of dynamic modes for the components and electric drive systems in general is proposed. Identification of data for nonlinear macromodels is carried out on the basis of optimization process improved using the tunneling procedure that made it possible to reduce considerably the time required for searching of the unknown coefficients of the model. Principally new macromodels of asynchronous drive with short-circuited rotor and nonlinearities in the circuit of the stator, pulse-phase control system and AC electric drive system in general were created based on the optimization process. Besides it, the possibility of the macromodelling approach usage for the DC electric drive with magnetic amplifier of the lifting power-shovel drive modeling is presented. The efficiency of obtained macromodels and their suitability for the subsequent usage for the electric AC and DC systems analysis is proved based on comparison of results obtained using electric system macromodels with the experimental data. Диссертационная работа посвящена научной задаче дискретного макромоделирования динамических режимов компонент систем электропривода на основании соотношений вход-выход. В работе предложен метод дискретного макромоделирования динамических режимов для компонент и систем электропривода в целом. Идентификация данных нелинейных макромоделей осуществляется на основании приведенного в работе улучшенного оптимизационного процесса с использованием туннелирования, что дает возможность значительно сократить время на поиск неизвестных коэффициентов модели. На основании данного оптимизационного процесса построены принципиально новые макромодели асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и нелинейностями в цепи статора, системы импульсно-фазного управления и системы электропривода переменного тока в целом. Также показана возможность применять макромоделирование и для электропривода постоянного тока с магнитным усилителем привода подъема одноковшового экскаватора. Обоснована эффективность полученных макромоделей и их пригодность для последующего использования для анализе систем электроприводов постоянного и переменного тока, на основе сравнения полученных макромоделей систем электроприводов с результатами эксперимента.Дисертаційна робота присвячена науковій задачі дискретного макромоделювання динамічних режимів компонент систем електроприводу на основі співвідношень вхід-вихід. В роботі запропонований метод дискретного макромоделювання динамічних режимів для компонент та систем електроприводу в цілому. Ідентифікація даних нелінійних макромоделей здійснюється на основі приведеного в роботі покращеного оптимізаційного процесу з використанням тунелювання, що дає змогу значно скоротити час на пошук невідомих коефіцієнтів моделі. На основі даного оптимізаційного процесу побудовано принципово нові макромоделі асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором з нелінійностями в колі статора, системи імпульсно-фазового керування та системи електроприводу змінного струму в цілому. Також показано можливість застосовувати макромоделювання і для електроприводу постійного струму з магнітним підсилювачем приводу підйому одноковшового екскаватора. Обґрунтована ефективність отриманих макромоделей та їх придатність для подальшого використання для аналізу систем електроприводів постійного та змінного струму, на основі порівняння отриманих результатів макромоделей систем електроприводів з результатами натурного експерименту.Item Регуляризована ідентифікація математичних макромоделей процесів і систем різної природи(Національний університет "Львівська політехніка", 2010) Паучок, Володимир КостянтиновичTo resolve the correction of the returned assignment regarding the restoration of the system of ordinary differential equations on experimental data as applied to regulated methods of parametric identification of autonomous and non-autonomous macromodels. The aid of additional methods will improve computing stability. Detailed algorithms are developed on this basis for the regularized identification of mathematical macromodels on experimental data. The developed identification methods are applied to forecast modeling of tectonic movements and the systematic modeling of cosmic deviation of geodetic coordinates. A macro model is developed for the influence of solar wind on the geoseismic activity and infra-sound near the surface of the earth. Developed the software of the macromodel by computer languages С ++ and Matlab.В диссертации решена задача создания универсального (реентерабельного, независимого то моделированных данных) алгоритма регуляризированной идентификации математических макромоделей по экспериментально измеренным зависимостям от времени отдельных параметров детерминированных систем и процессов различной природы. Для усовершенствования выбрано макромодель, заданную системой обыкновенных дифференциальных уравнений специального вида, для которой известны её обоснование и базовый алгоритм её параметрической идентификации. Разработано алгоритм регуляризированной идентификации макромодели по экспериментальным данным, отражающим зависимости от времени отдельных параметров детерминированных систем и процессов различной природы. Усовершенствовано алгоритмы регуляризированного численного дифференцирования, параметрической идентификации, регуляризированной методом Тихонова и при помощи редукции аппроксимационного базиса. Благодаря этому достигнуто универсальности алгоритма идентификации макромодели по различным экспериментальным временным зависимостям. На основании этого алгоритма разработано программное обеспечение макромодели (на языках С++ и Matlab), готовое к практическому применению. С помощью этого программного обеспечения разработано модели тектонического перемещения геодезической станции, модели систематической погрешности космического измерения геодезических координат и модели влияния солнечной активности и приливных сил на геосейсмическую активность и уровень инфразвука земной поверхности. Благодаря этому усовершенствовано обработку данных космического измерения геодезических координат и улучшено средства обработки данных мониторинга земной поверхности, создано средства исследования динамики экспериментальных временных зависимостей и их производных по времени.В дисертації розв’язана задача розроблення універсального (реентерабельного, незалежного від модельованих даних) алгоритму регуляризованої ідентифікації математичних макромоделей за експериментально виміряними залежностями від часу окремих параметрів детермінованих систем і процесів різної природи. Розроблено вдосконалені алгоритми розв’язання некоректної оберненої задачі відновлення диференціальної макромоделі за експериментальними даними. На цій спроектовано універсальне програмне забезпечення макромоделі, готове для прогнозного моделювання процесів і систем різної природи. Програмне забезпечення макромоделі застосовано для розроблення прогнозної моделі тектонічного переміщення геодезичної станції, моделі систематичної похибки космічного вимірювання геодезичних координат і моделей впливу сонячної активності й припливних сил на геосейсмічну активність й рівень інфразвуку земної поверхні. Завдяки цьому вдосконалено моніторинг геодезичних й геосейсмічних величин і створено засоби дослідження динаміки експериментально виміряних функціональних залежностей від часу та їхніх похідних.Item Інформаційно-вимірювальна система для оперативного виявлення отруйних хімічних речовин у повітряному середовищі(Національний університет "Львівська політехніка", 2009) Марікуца, Уляна БогданівнаThe dissertation is devoted to the design and research of the principles of development and evolution of IMS theory for the operative detection of toxic chemicals in the ambient medium under the intensive interferences and noises. The methodology of two-channeled IMS design based on the MEMS general technology is developed. The use of two identical matrices of chemical sensors in the developed methodology allows overlapping the process of sensitive elements regeneration of one matrix with the signals measuring process of the second matrix. It provides high speed of operation and high accuracy of measurement. The method of the differential signal measurement of the chemical sensors is proposed. According to this method the sensitive elements of two identical sensor matrices are blown over by air containing chemical agents and renewable gases and output signals are measured alternatively by the first and second measuring channels. Dependences to determine the influence of casual interferences on the results of measuring of information and analytical signals of sensor matrices are derived. The proposed method of the differential measurement under the low frequencies of fluctuation of casual interferences enables to decrease substantially a random error. The method of identification of multiparametrical scaled unclear patterns that enables to analyze the signals of multisensor matrices and to recognize chemical agents under the conditions of intensive interferences is proposed. The imitation model of the system that allows studying its metrological characteristics is developed. Диссертация посвящена разработке новых методов построения информационно-измерительной системы для оперативного поиска в воздушной среде химических веществ при условии действия интенсивных помех и шумов. Исследовано основные особенности, тенденции и перспективы развития методов и технических средств мониторинга окружающей среды. Показано, что все компоненты существующих систем мониторинга могут быть интегрированы в одну микроэлектромеханическую систему (МЕМС), что обеспечит повышение эффективности, продуктивности и надежности их работы. Разработано методику построения за общей технологией МЕМС двухканальной ИИС, в которой использование двух идентичных матриц химических сенсоров дало возможность совместить во времени процесс регенерации чувствительных элементов одной матрицы с процессом измерения информационно-аналитических сигналов второй матрицы и обеспечить высокое быстродействие и точность измерения. Предложен способ разностного измерения сигналов химических сенсоров, согласно которому чувствительные элементы двух идентичных сенсорных матриц поочередно обдуваются воздухом с химическими веществами и восстановительными газами, а выходные сигналы попеременно измеряются первым и вторым измерительными каналами. Получены зависимости для определения влияния случайных помех на результаты измерения сигналов сенсорных матриц и показано, что предложенный метод разностного измерения при низких частотах флуктуации случайных помех обеспечивает существенное уменьшение погрешности измерения. Предложен метод идентификации многопараметрических масштабированных нечетких изображений, что позволило распознавать химические вещества в условиях действия интенсивных помех. Разработаны методы работы и обучения системы, согласно которым предложены два вида мониторинга окружающей среды, которые могут быть реализованы одним из трех режимов измерения при использовании разных методов обработки измерительной информации. Разработана математическая модель системы, позволяющая исследовать ее работу при различных режимах работы. Проведенное имитационное моделирование работы двухканальной системы на разных уровнях влияния дестабилизирующих факторов подтвердило эффективность и высокую помехоустойчивость предложенных алгоритмов измерения сигналов сенсорных матриц и методов математической обработки измерительной информации. Дисертацію присвячено розробленню та дослідженню засад побудови та розвитку теорії ІВС для оперативного виявлення у повітряному середовищі хімічних речовин в умовах дії інтенсивних завад і шумів. Створено методику побудови за загальною технологією МЕМС двоканальної ІВС, в якій використання двох ідентичних матриць хімічних сенсорів дає змогу сумістити в часі процес регенерації чутливих елементів однієї матриці з процесом вимірювання сигналів другої матриці та забезпечити високу швидкодію та точність вимірювання. Запропоновано спосіб різницевого вимірювання сигналів хімічних сенсорів, за яким чутливі елементи двох ідентичних МСМ почергово обдуваються повітрям з хімічними речовинами і відновлювальними газами, а вихідні сигнали вимірюються першим та другим вимірювальними каналами. Отримано залежності для визначення впливу випадкових завад на результати вимірювання інформаційно-аналітичних сигналів МСМ та показано, що запропонований спосіб різницевого вимірювання при низьких частотах флуктуації випадкових завад дає можливість суттєво зменшити випадкову похибку. Запропоновано метод ідентифікації багатопараметричних масштабованих нечітких образів, що дало змогу аналізувати сигнали МСМ та проводити розпізнавання хімічних речовин в умовах дії інтенсивних завад. Розроблено імітаційну модель системи, яка дозволяє дослідити її метрологічні характеристики.