Введение к работе
Актуальность проблемы
Обработка сигналов является одной из важнейших задач, решение которой требуется практически во всех областях современной науки и техники. В саязи со все возрастающим объемом информации, который необходимо перерабатывать современным вычислительным средствам, эффективные методы обработки и представления сигналов приобретают решающее значение для многих практических проблем.
Линейные методы обработки сигналов не всегда могут дать удовлетворительное решение многих задач, возникающих в практических приложениях. Например, задачи адаптивной фильтрации в отсутствие эталонного сигнала. Возможности, которые дает использование нелинейных систем для обработки сигналов и, в частности, нейронных сетей, гораздо шире. В этой связи очень важным представляется исследование возможностей нейронных сетей для решения задач обработки сигналов. Актуальным, также, выглядит и практическое применение нейронных сетей в системах диагностики сложных объектов в связи с возможностью их адаптации к новым условиям и способности обрабатывать неполную и зашумленную информацию. Цель работы
Целью данной работы является изучение возможностей нейронных сетей как средств нелинейной обработки сигналов, а также возможностей их применения в системах диагностики сложных объектов, например, ядерных энергетических установок Научная новизна
Состоит в том, что предложен новый метод адаптивной фильтрации сигналов, основанный на. использовании самоорганизующейся нейронной сети. Адаптивная фильтрация осуществляется с помощью нейронной сети и правил обучения, позволяющих учитывать статистики высших порядков при фильтрации сигналов.
Предложена схема адаптивной обработки сигналов, включающая в себя адаптивную фильтрацию, извлечение признаков и распознавание пространственно-временных образов.
Проведено тестирование предложенного подхода к обработке сигналов и показана его высокая эффективность по сравнению с традиционными методами обработки сигналов. Практическая ценность
Предложенная методика обработки сигналов может быть использована и в других областях, где необходимо обнаружение слабых сигналов на фоне мощных импульсных помех.
Проведен анализ фоновых акустических шумов парогенератора (ПГ) установки PFR (Даунри, Великобритания) с целью выяснения особенностей фоновых шумов на различных режимах работы, а также с целью выявления наиболее информативных параметров, с точки прения обнаружения протечек, в парогенераторах на быстрых нейтронах. Анализ фоновых шумов также позволил выявить частотные диапазоны, которые наиболее перспективны в плане применения адаптивных методов обработки сигналов.
Проведено тестирование программного прототипа системы акустической диагностики на тестовых данных и на реальных данных, записанных во время экспериментов на установке PFR. Основные положения, выносимые на защиту
1. Метод нелинейной адаптивной фильтрации сигналов в
отсутствие эталонного сигнала, позволяющий разделять
сигналы с равными или близкими интерзалами корреляции.
2. Архитектура нейронной сети и алгоритм обучения,
позволяющие распознавать пространственно-временные
образы без применения рекуррентных сетей.
-
Практическое применение нейросетевых методов обработки сигналов к конкретной задаче диагностики.
-
Адаптивная методика обработки сигналов, основанная на нейронных сетях и включающую нелинейную фильтрацию, извлечение признаков и распознавание нормальных и аномальных состояний.
Апробация работы.
Основные положения и результаты, представленные в
работе, докладывались:
-
На 2-й Всероссийской с участием стран СНҐ конференции "Распознавание образов и анализ изображений: новые информационные технологии. (Ульяновск, 1995)"
-
На третьей международной конференции "Scientific and Technological Study of NPP safety and Problems of Nuclear Power Personnel Training. (Обнинск, 1993)"
-
На секции динамики НТС МЛЭ РФ "Методы и технические средства диагностирования" (Обнинск, 1994).
-
На межотраслевой конференции "Теплофизика - 91". (Обнинск, 1993)
-
На совещаниях экспертов МАГАТЭ (Вена, Калпаккам, Обнинск 1992, 1993, 1994, 1995,)
-
На 7-м международном симпозиуме Nuclear Reactor Surveillance and Diagnostics. (Авиньон, 1995)
7. На семинаре СНГ-Европа по безопасности быстрых
реакторов. (Обнинск, 1993)
По теме диссертации автором опубликовано 14 печатных
работ и выпущено 5 отчетов ГНЦ РФ ФЭИ.
Объем и структура диссертации,