Актуальность и цели. Объектом исследования явились больные с пограничными психическими расстройствами Областной психиатрической больницы им. К. Р. Евграфова, у которых имеется высокий процент ложноотрицательных результатов диагностики заболеваний. Предметом исследования являются алгоритмы обработки речевых сигналов для диагностики пограничных психических расстройств. Цель - разработка алгоритма измерения частоты основного тона для систем обнаружения паттернов пограничных психических расстройств. Материалы и методы. В качестве материалов использовались информативные параметры речевых сигналов - паттерны. Для эффективной обработки речевых сигналов использовался метод декомпозиции на эмпирические моды и его модификация - полная множественная декомпозиция на эмпирические моды с адаптивным шумом. Результаты исследований оценивались в сравнении с известными алгоритмами измерения частоты основного тона, реализованными на основе: автокорреляционной функции и ее модификаций («YIN»), устойчивого метода отслеживания основного тона (Rоbust Аlgоrithm fоr Рitсh Тrасking, RАРТ) и оценки основного тона пилообразной формы (Sаwtooth Wаvеfоrm Insрirеd Рitсh Еstimаtiоn, SWIРЕ). Результаты. Разработан алгоритм измерения частоты основного тона для систем обнаружения паттернов пограничных психических расстройств. Суть алгоритма заключается в разложении речевого сигнала на частотные составляющие с помощью адаптивного метода анализа нестационарных сигналов - улучшенной полной множественной декомпозиции на эмпирические моды с адаптивным шумом и выделении составляющей, содержащей основной тон. Представлена блок-схема разработанного алгоритма и подробное математическое описание. Проведено исследование алгоритма с использованием сформированной верифицированной базы сигналов здоровых пациентов и пациентов с психогенными расстройствами мужского и женского пола в возрасте от 18 до 60 лет. Выводы. В соответствии с результатами исследования разработанный алгоритм измерения частоты основного тона обеспечивает повышение точности определения пограничных психических расстройств: для ошибки первого рода в среднем точнее на 10,7 % и для ошибки второго рода - на 4,7 %.
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки
2017. — Выпуск 3
Содержание:
Актуальность и цели. Объектом исследования являются методы и алгоритмы обнаружения стохастических радиолокационных сигналов на фоне нормального белого шума. Целью работы является синтез алгоритмов и построение соответствующих структурных схем обнаружения стохастических сигналов. Материалы и методы. На основе многомерной плотности вероятности отсчетов сигнала в дискретные моменты времени введено описание последовательности стохастических сигналов с использованием функционала плотности вероятности. Методом исследования является статистический синтез алгоритмов обнаружения, использующий операции вычисления отношения правдоподобия. Результаты. В результате вычисления отношения правдоподобия синтезирован адаптивный алгоритм обнаружения последовательности стохастических сигналов на фоне нормального белого шума и приведена структурная схема обнаружителя. В адаптивном линейном фильтре из наблюдаемого колебания формируется опорный сигнал, который умножается снова на принятое колебание, а затем интегрируется. Результаты интегрирования накапливаются в межпериодном накопителе. Выводы. При априорной неопределенности статистических характеристик сигнала (корреляционной функции) определяется оценка соответствующей функции, преобразуемая в оценку обратной корреляционной функции, используемой при адаптации линейного фильтра. Предложенный модифицированный алгоритм обнаружения и соответствующая структурная схема обнаружителя аналогична энергетическому приемнику, в котором решающей статистикой является суммарная энергия принятых реализаций, предварительно пропущенных через адаптивный линейный фильтр.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Целью работы является разработка методики, позволяющей построить цветную сеть Петри, моделирующую функционирование технических процессов или объектов по их исходному автоматному описанию. Материалы и методы . Формальное описание сети Петри, моделирующей заданный цифровой автомат, заключатся в нахождении соответствия между множеством состояний и сигналов, описывающим цифровой автомат, и множеством позиций, переходов и разметок, описывающих цветную сеть Петри. Результаты . Предложен пошаговый шаблон построения сети Петри и приведены примеры синтеза цветных сетей Петри по их исходному описанию на языке систем канонических уравнений. Выводы . Предложена методика построения цветной сети Петри, обеспечивающая адекватное моделирование поведения абстрактного цифрового автомата.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Программная кибернетика - это сравнительно молодое научное направление, сосредоточенное на применении методов классической кибернетики к задачам программной инженерии. И хотя базовые принципы обеих дисциплин в настоящее время хорошо проработаны и изучены, в программной кибернетике до сих пор не существует общепринятых взглядов на представление программных процессов как кибернетических. Также довольно размытыми остаются границы рассматриваемой области исследований. Цель данной статьи - провести краткий обзор основных работ в данной сфере и на его основе определить структуру, магистральные направления и текущие достижения программной кибернетики. Материалы и методы. В качестве основного материала для исследования были использованы работы ведущих мировых ученых в области системного анализа, программной инженерии и искусственного интеллекта. Результаты. К основным результатам следует отнести: проведенный обзор существующих работ в области программной кибернетики, классификацию ее основных задач, проблем и направлений. Выводы. Проведенный обзор показал актуальность программной кибернетики как научного направления, в рамках которого возможно успешное решение ряда актуальных на сегодня задач, связанных с созданием и эксплуатацией сложных самоадаптируемых и масштабируемых программных систем.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются методы спектрального анализа сигналов с более низкой вычислительной сложностью по сравнению с дискретным преобразованием Фурье. Предметом исследования является метод спектрального анализа сигналов при помощи кусочно-постоянных функций. Цель работы - сопоставить результаты спектрального анализа гармонических сигналов с помощью предлагаемого метода и дискретного преобразования Фурье, привести способ схемотехнической реализации основных блоков алгоритма. Результаты. Проведено моделирование метода с 16, 32 и 64 кусочно-постоянными отрезками на период. Определено распределение ошибки предлагаемого метода относительно результата дискретного преобразования Фурье. Обнаружена зависимость ошибки метода от анализируемой частоты. Описана реализация основных блоков алгоритма. Выводы. Сопоставление точностных характеристик метода спектрального анализа сигналов при различном числе кусочно-постоянных областей и дискретного преобразования Фурье позволило сделать вывод о возможности использования анализируемого метода для спектрального анализа сигналов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является снижение ошибок вычисления коэффициентов корреляции на малых тестовых выборках. Материалы и методы. Используются средства имитационного моделирования для получения непрерывной и дискретной функций плотности распределения значений коэффициентов корреляции. Рассматривается математическая корреляционная молекула, порождающая на выходе спектр из 16 состояний. Дается общая схема синтеза аналоговой формы оракула и квантовой формы оракула, предсказывающих значения коэффициентов корреляции на малой выборке из 32 опытов. Результаты. Аналоговый вариант оракула позволяет снизить стандартное отклонение ошибок вычисления до 11,6 %, что эквивалентно повышению числа опытов с 32 до 39. Квантовый вариант оракула с линейной вычислительной сложностью позволяет снизить стандартное отклонение ошибки до 85 %, что эквивалентно повышению размеров выборки с 32 до 109 опытов. Выводы. Квантовые оракулы, построенные с использованием корреляционной математической молекулы, намного эффективнее аналоговых форм оракулов. Предположительно переход от квантовых оракулов с линейной вычислительной сложностью к квантовым оракулам с квадратичной вычислительной сложностью позволит дополнительно снизить погрешность вычисления коэффициентов корреляции. Происходит специфическая регуляризация вычислений, позволяющая обменивать ресурсы вычислительной машины на эквивалентный объем тестовой выборки.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Низкая точность распознавания речевых сигналов в условиях психических отклонений у человека является одной из главных причин практической реализации систем оценки психогенных состояний. Это связано с использованием неустойчивых к шумам и неадаптивных методов обработки сложных нестационарных сигналов. В статье предложен способ сегментации сигнал/пауза, работающих в условиях зашумленной обстановки . Материалы и методы. В разработке способа сегментации речевого сигнала для систем оценки психического здоровья использовались: комплементарная множественная декомпозиция на эмпирические моды (КМДЭМ) и метод разграничения на основе физиологического аспекта формирования речи и функционала слухового аппарата человека. Результаты. Представлена структурная схема способа. Указаны преимущества разрабатываемого решения в сравнении с известными способами сегментации сигнал/пауза STE+ZCR , IE и MFCC . Выводы. Представленный способ обеспечивает повышение коэффициента действительного обнаружения речевого сигнал до 6 %. Сравнение результатов исследований позволяет сделать вывод, что разработанный способ сегментации сигнал/пауза может быть применен для практического применения в системах оценки психогенных состояний.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Эксплуатация датчиков в широком температурном диапазоне требует осуществления дополнительной коррекции температурной погрешности. Целью работы является разработка измерительной цепи высокотемпературного емкостного датчика давления, позволяющей исключить температурную погрешность и обеспечить инвариантность выходного сигнала к параметрам кабеля. Материалы и методы . При разработке измерительных цепей использовались основы схемотехнического проектирования измерительных устройств. Результаты и выводы. Рассмотрены способы коррекции температурной погрешности датчика с использованием термозависимой емкости. Разработана микропроцессорная измерительная цепь высокотемпературного емкостного датчика давления и предложен алгоритм вычисления выходного сигнала измерительной цепи.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Математическая модель взаимодействия пары зубчатых колес, учитывающая процесс изнашивания в зубчатой паре, вызванный трением при взаимодействии зубьев, обладает высокой точностью и пригодна для использования в целях ресурсных испытаний зубчатых колес. Представленная модель позволит значительно сократить затраты на многочисленные этапы испытаний вновь разрабатываемых элементов зубчатых зацеплений. Цель работы - описание математической модели сопряжения зубчатых колес, учитывающей эволюционный характер взаимодействия. Материалы и методы. Исследование математических моделей взаимодействия зубчатых колес производилось методом научного познания. В основе описанной математической модели взаимодействия зубчатых колес, учитывающей процессы трения и изнашивания, лежит метод моделирования. Результаты. Произведено описание эволюционной математической модели зубчатой пары. Предлагаемая модель обладает достаточной для использования в целях ресурсных испытаний точностью, что поможет значительно сократить временные и материальные затраты на натурные испытания разрабатываемых зубчатых колес. Выводы. Приведенная математическая модель взаимодействия зубчатых колес, учитывающая эволюционную природу процессов взаимодействия, обладает высокой точностью, что позволяет рекомендовать его для внедрения в специальное программное обеспечение, используемое при испытаниях, замещающих натурные.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Перемешивающие устройства широко используются для проведения большинства химических, нефтехимических, тепломассообменных процессов. В настоящее время наиболее распространенными являются перемешивающие устройства с вращательным движением рабочего органа, однако они зачастую не позволяют достичь требуемого уровня тепломассообмена. Для устранения данного недостатка предлагается использовать возвратно-вращательное перемешивающее устройство с планетарным исполнительным механизмом. Цель работы - построение и исследование кинематической модели механизма. Материалы и методы. Исследование кинематики планетарного механизма выполнено с помощью метода Кутцбаха - Смирнова, обработка экспериментальных данных проведена методами статистического анализа. Результаты. Построена кинематическая модель механизма, получены выражения для определения функции положения, аналога скорости и ускорения выходного звена планетарной передачи. Проведена экспериментальная проверка адекватности разработанной математической модели, оценены погрешности измерения. Выводы. Полученная кинематическая модель соответствует реальному объекту, поэтому она может использоваться при дальнейшем динамическом и силовом анализе машины, а также при проектировании новых высокоэффективных возвратно-вращательных перемешивающих устройств.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Одним из перспективных путей обеспечения высоких требований к эксплуатационным характеристикам современной аэрокосмической, автомобильной и военной техники при уменьшении ее массы является использование полимерных слоистых композиционных материалов. Одной из причин, сдерживающих более широкое применение этих материалов, является наличие технологических дефектов, оказывающих существенное влияние на физико-механические характеристики этих материалов, включая характеристики сопротивления деформированию и разрушению. К числу технологических дефектов относятся отклонения углов ориентации нитей однонаправленных слоев или тканей и отклонения углов укладки слоев от проектных значений. Целью работы является исследование влияния отклонений углов ориентации нитей однонаправленных слоев или тканей в слое и отклонений углов укладки слоев в полимерном слоистом композиционном материале на его сопротивление деформированию и разрушению, учету этого влияния при проектировании. Материалы и методы . В качестве исследуемых материалов выбраны полимерные слоистые композиционные материалы. При изучении технологических дефектов использованы оптические методы исследования микро- и макроструктуры, при экспериментальном исследовании сопротивления деформированию и разрушению - методы лабораторных испытаний, при теоретическом исследовании - методы компьютерного моделирования. Результаты . Установлены зависимости между характеристиками отклонения углов ориентации нитей однонаправленных слоев или тканей и характеристиками отклонений углов укладки слоев в полимерном слоистом композиционном материале от проектных значений, с одной стороны, и характеристиками его сопротивление деформированию и разрушению, показана возможность использования этих зависимостей при проектировании, с другой стороны. Выводы. Влияние отклонений углов ориентации нитей однонаправленных слоев или тканей и отклонений углов укладки слоев в полимерном слоистом композиционном материале от проектных значений на характеристики его сопротивления деформированию и разрушению существенно и должно учитываться при проектировании.