Актуальность и цели . Рассматриваются вопросы автоматизации процесса идентификации сложных технических объектов (СТО). Осуществлена постановка задачи автоматизации процесса идентификации сложных технических объектов на основе решения задачи кластеризации контролируемых параметров. Целью работы является применение нейросетевого метода кластеризации в автоматизации этапа процесса построения модели функционирования СТО. Материалы и методы . Представлен подход к кластеризации контролируемых параметров с использованием самоорганизующейся нейронной сети Кохонена. Новизна подхода заключается в применении известного нейросетевого метода кластеризации данных в новой области, а именно автоматизации процесса одного из этапов математического моделирования функционирования СТО. Результаты . Разработан алгоритм кластеризации контролируемых параметров по состояниям систем. Представлена обобщенная структурная схема системы автоматической идентификации с применением нейронной сети. Произведена оценка результатов моделирования на основе сопоставления полученных кластеров контролируемых параметров с данными вербальной модели СТО. Вывод . Анализ полученных результатов в ходе проведенного исследования показал, что применение нейронной сети при кластеризации контролируемых параметров возможно в качестве реализации одного из этапов автоматизации процесса идентификации СТО.
Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль
2021. — Выпуск 1
Содержание:
Актуальность и цели. В условиях быстроразвивающихся информационно-измерительных технологий необходимо оперативно и наиболее точно подходить к процессу проектирования и разработки современной датчико-преобразующей аппаратуры (ДПА). Определение метода измерения того или иного параметра является актуальной и не тривиальной задачей. Использование современных методов компьютерного моделирования позволяет предварительно оценить работоспособность ДПА, отсечь нерациональные варианты и приступить к разработке будущего изделия. Цель компьютерного моделирования тензорезистивного датчика абсолютного давления - выбор оптимальных конструктивных решений для дальнейшего проектирования системы абсолютного давления. Материалы и методы. В качестве метода исследования применялось компьютерное моделирование с использованием программного обеспечения SolidWorks с модулем Simulation, что позволило избежать дорогостоящих и длительных циклов проектирования и получить приемлемые схемно-конструктивные решения для дальнейшего изготовления опытных образцов тензорезистивных датчиков давления и системы на их основе. Результаты. В результате компьютерного моделирования выбраны конструктивные параметры чувствительного элемента при воздействии номинального давления 1,6 кгс/см2, определены перемещения мембраны и балки при приложении к штоку сосредоточенной нагрузки 2,1 кг в зависимости от значений допусков геометрических размеров чувствительного элемента.
Ключевые слова
Актуальность и цели. В настоящее время для МДП-фототранзисторов отсутствует подробная методика расчета и проектирования за исключением подробного описания структуры и принципа действия. Данные приборы имеют большой потенциальный рынок сбыта как в гражданских, так и военных сферах. Целью работы является разработка методики проектирования сенсорного элемента инфракрасного датчика на базе полевого МДП-фототранзистора. Материалы и методы. Объектом исследования выступает МДП-фототранзистор. Предметом исследования является методика расчета и проектирования МДП-фототранзистора, выполняющего роль инфракрасного датчика. Результаты. Рассмотрены преимущества и недостатки МДП-фототранзистора в качестве фотоприемника. В рамках работы создана математическая модель оценки оптических свойств МДП-фототранзистора. Выведена прямая функциональная зависимость тока стока от падающего потока излучения, а также выполнен расчет основных характеристик устройства. Осуществлено моделирование процесса освещения структуры потоком излучения заданной частоты. Графически отражены изменения некоторых оптических параметров прибора. Итогом проведения работ стало создание рабочей математической модели для оценки оптических свойств МДП-фототранзистора с различной структурой. Разработана подробная методика расчета и проектирования МДП-фототранзистора, выполняющего роль ИК-датчика.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Результаты телеметрических измерений имеют очень важное значение для подтверждения летно-технических характеристик и оценивания технического состояния летательного аппарата. В сложных условиях помеховой обстановки могут быть потеряны или искажены информационно значимые фрагменты результатов телеметрического контроля. В связи с этим разработка методов и алгоритмов восстановления телеметрической информации в условиях помех имеет важное прикладное значение. Материалы и методы. Для восстановления телеметрической информации предложено использовать метод сингулярно-спектрального анализа додетекторной записи группового телеметрического сигнала. При этом выдвинута гипотеза о влиянии параметров сингулярно-спектрального разложения на достоверность восстановления телеметрической информации. Результаты. Посредством имитационного моделирования процессов восстановления определен диапазон оптимальных параметров применения сингулярно-спектрального разложения додетекторной записи группового телеметрического сигнала, обеспечивающих высокую степень достоверности восстановления информации. Вывод. В сложных условиях помеховой обстановки, характеризующихся низким отношением сигнал/шум, использование оптимального параметра алгоритма восстановления телеметрической информации на основе применения метода сингулярно-спектрального анализа додетекторной записи сигнала позволяет обеспечить высокую степень достоверности представления телеметрируемых параметров.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования в данной работе является система навигации для мобильного робота-спасателя, предназначенного для поиска пострадавших людей, находящихся под обломками разрушенных конструкций. Предметом исследования являются методы локализации и построение карты неизвестной местности. Целью исследования является поиск наиболее универсального и точного способа навигации для управления движением мобильного робота в среде с динамическими препятствиями. Материалы и методы. Для решения поставленных задач в работе использовались методы лазерной дальнометрии и SLAM-методы для локализации и построения карты местности. Результаты. Предложен алгоритм управления системой навигации мобильного робота, использующий метод лазерной дальнометрии для сканирования окружающего пространства. Местоположение робота определяется в системе локальных координат, связанных с исходным положением робота, так как априорная информация о его положении в пространстве отсутствует. Навигационная система робота самостоятельно строит карту его передвижения. Выводы. Предложенный способ навигации мобильного робота на основе лидара позволяет построить карту пространства, структура которого заранее неизвестна, и определить позицию робота на ней. Необходимость использования жесткой логики системы навигации снижает маневренность и скорость передвижения мобильного робота, поэтому для оптимизации траектории движения целесообразно применять технологии искусственного интеллекта.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Топология сети изменяется, сеть становится самоорганизующейся и для ее функционирования требуются новые специальные протоколы. Рассматривается понятие «беспроводные сенсорные сети» (БСС). Материалы и методы . Предложены методы сжатия данных в беспроводных сенсорных сетях. Описываются методы и алгоритмы сжатия измерительных данных. Результаты . Приведены пять категорий методов, включая сжатие на основе цепочек, сжатие на основе изображений, кодирование с распределенным источником, сжатие на основе агрегации данных. Наиболее подробно рассмотрен адаптивный метод сжатия. Выявлены особенности представляемых алгоритмов. Выводы . Показана эффективность применения алгоритма "дырявое ведро" для адаптации сжатия. Рассмотрена структура, реализующая указанный алгоритм. Показаны преимущества введения адаптации при сжатии данных в БСС.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Для метрологических исследований актуальной проблемой является децентрализованная система поверки на основе использования самоповеряемых автономных средств измерений. Таким образом, актуальной задачей является разработка автономно поверяемых термоэлектрических компарирующих преобразователей напряжения. Проблема и решение . Повышение точности измерения напряжения с помощью термоэлектрических компарирующих преобразователей напряжения сдерживает частотная погрешность добавочных резисторов. Особенно сильно это проявляется на высоких напряжениях. Для решения этой задачи были разработаны термоэлектрические компарирующие преобразователи напряжения на 500 и 1000 В, содержащие добавочные резисторы с тремя экранами, диаметр которых определен расчетным путем. Результаты . Разработаны добавочные резисторы с тремя экранами, доработана методика регулирования токов на входе и выходе добавочных резисторов путем изменения сопротивления экранных резисторов, разработана методика экспериментального определения погрешности компарирования преобразователей на 500 и 1000 В, что позволило существенно уменьшить частотную погрешность. Выводы . Таким образом, устройство для поверки ТЭКПН обеспечивает повышение точности определения и компенсации частотной погрешности добавочного резистора в широком частотном диапазоне, что приводит к повышению точности измерения напряжения с применением ТЭКПН в широком диапазоне измеряемых величин и частот.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Развитие науки и техники привело к появлению огромного количества оптоэлектронных устройств. Одним из наиболее часто используемых слоев в структуре приборов является прозрачный электрод. Для их производства используются прозрачные проводящие оксиды, на процесс получения которых влияет множество разнородных факторов. Цель исследования - выявление контролируемых факторов, оказывающих влияние на электрофизические свойства прозрачных проводящих оксидов. Материалы и методы . Для синтеза прозрачных проводящих оксидов использован метод спрей-пиролиза. Соответственно факторы, оказывающие влияние на свойства и описанные в данной работе, напрямую касаются технологии пиролиза аэрозолей. В качестве материала применен оксид олова и оксид олова, легированный сурьмой, в качестве подложки использовано обычное оконное стекло. Результаты . Исследовано влияние примеси, температуры отжига, толщины покрытия, давления в распылителе, подвижности носителей заряда и ширины запрещенной зоны на электрофизические свойства прозрачных проводящих покрытий. Вывод . Выявлена оптимальная температура отжига. Установлены причины влияния указанных выше параметров на электрофизические свойства прозрачных проводящих оксидов. Установлены зоны, в которых влияние концентрации примеси положительно или отрицательно.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Проблема борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями среди населения приобретает общегосударственное значение в силу роста заболеваемости, высокого уровня инвалидности и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, пожизненного, дорогого медикаментозного лечения и диктует необходимость уделять все большее внимание ранней профилактике этих заболеваний. Одним из направлений профилактики и диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, которое стало возможным благодаря техническому прогрессу, является математическое моделирование электрической активности сердца. Концепция цифрового двойника сердца основана на математическом моделировании электрической активности сердца со всеми параметрами и функциональностью с использованием цифровых технологий. Целью работы является разработка цифрового двойника сердца на основе эквивалентных электрических генераторов сердца поверхностного и дипольного типов с визуализацией в течение кардиоцикла состояния его электрической активности на поверхности эпикарда для диагностики нарушений процессов проводимости и вектора дипольного момента для диагностики ишемии миокарда. Указанное сочетание функциональных возможностей является отличительной особенностью разработанного цифрового двойника сердца на основе эквивалентных электрических генераторов сердца поверхностного и дипольного типов. При этом текстурирование цифрового двойника сердца позволяет визуализировать выявленное в результате диагностики повреждение миокарда. Материалы и методы. В исследовании используются методы математического моделирования, интеллектуальные методы обработки и компьютерной визуализации результатов моделирования. Результаты и выводы. Предложенное авторами представление цифрового двойника сердца позволяет визуализировать электрическую активность сердца на поверхности эпикарда, что приближает (при наличии диагностической информации) возможности функциональной диагностики к возможностям компьютерной томографии.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Актуальность применения телемедицинских технологий резко возросла в условиях пандемии новой коронавирусной инфекции COVID-19. В связи с высокой загруженностью стационаров Минздрав России рекомендовал регионам организовать медицинскую помощь c применением телемедицинских технологий пациентам с подтвержденным COVID-19 на дому. Существующие телемедицинские информационно-коммуникационные системы позволяют осуществлять только запись на прием к врачу в клинике, дистанционные консультации больного (вторичный прием) и не имеют в своем составе средств измерений для непрерывного дистанционного наблюдения (мониторинга) состояния больного. Это определяет актуальность задачи дополнения существующих телемедицинских информационно-коммуникационных систем персонифицированной информационно-измерительной системой для мониторинга состояния больного. Материалы и методы. Информационно-измерительная система разработана в полном соответствии с требованиями последних руководящих документов Минздрава РФ и Временных методических рекомендаций по профилактике, диагностике и лечению новой коронавирусной инфекции COVID-19 (Версия 9, 26.10.2020). Результаты. Разработана информационно-измерительная система для телемедицинского мониторинга состояния больного COVID-19. В ее состав входят основные (измерения температуры тела, показателей гемодинамики и дыхания) и дополнительные (измерения систолического и диастолического артериального давления, гликемии и показателей электрической активности сердца) измерительные каналы. Основные каналы применяются для лечения COVID-19, дополнительные - при наличии у больного COVID-19 хронических заболеваний. Представлен возможный вариант реализации информационно-измерительной системы на основе имеющихся на рынке отечественных средств измерений. Вывод. Предложенная информационно-измерительная система, функционирующая в составе информационно-коммуникационной системы, обеспечивает телемедицинский мониторинг состояния больного COVID-19 в полном соответствии с последними руководящими документами Минздрава РФ и Временными методическими рекомендациями по профилактике, диагностике и лечению новой коронавирусной инфекции COVID-19.