Введение к работе
Актуальность проблемы
Данная диссертация посвящена исследованию метода экспоненциальной модуляции, сравнительному анализу методов интегрально-модуляционного класса, а также анализу внутренней структуры линейных объектов, представляющей собой как последовательные, так и параллельное соединение динамических блоков.
Метод экспоненциальной модуляции (МЭМ) является достаточно новым. Первые опыты практического применения МЭМ были получены при исследовании динамических свойств установки для выращивания кристаллов, а также при постановке лабораторных работ по курсу «Электромеханические системы» и позволили выявить ряд его достоинств, а именно:
- простота его восприятия разработчиками и исследователями систем
управления;
простота его программной реализации;
высокая помехоустойчивость.
Ранее был проведен ряд исследований, посвященных отдельным аспектам применения интегрально-модуляционных методов идентификации, но полученные данные не были систематизированы, в связи с чем возникла необходимость разработки некоторого обобщенного критерия, позволяющего судить об эффективности оценивания параметров объекта различными методами.
В задачах анализа и синтеза динамических систем достаточно часто встречаются случаи, когда несколько блоков включены в структуру параллельно. Обычно в таких случаях подобные соединения стараются преобразовать в эквивалентные последовательные схемы. Это не вызывает особых трудностей и упрощает исследование всей системы в целом. Однако иногда возникают задачи, в которых представление системы именно в виде параллельной модели является принципиально важным, поскольку оно позволяет более полно учесть специфику функционирования системы. Этим также обусловлена актуальность поставленной задачи.
Целью диссертационной работы является определение основных свойств интегрально-модуляционных методов идентификации динамических объектов на основании их комплексных исследований.
Основные задачи исследования
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
1. Разработка программного обеспечения, позволяющего моделировать различные объекты, приближённые к реальности (т.е. с учётом помех), и реализующего алгоритм идентификации методом экспоненциальной модуляции.
Сравнительный анализ методов идентификации интегрально-модуляционного класса.
Определение влияния различных факторов, таких как: выбор постоянных времени модулирующих функций, параметры сигнала помехи, шаг дискретизации, вид входного сигнала, возможность проведения множественного эксперимента на статистические характеристики оценок параметров динамического объекта.
Разработка алгоритма, позволяющего определять параметры объекта с параллельно включенными динамическими звеньями.
Исследование возможности применения метода экспоненциальной модуляции для диагностики патологий сетчатки глаза.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе 4rTio.4b3vK)TCH метопы базит/ющиеся на теории вероятностей, теории автоматического управления, имитационном моделировании и численных методах.
Достоверность результатов. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается экспериментальными исследованиями, а также натурными экспериментами.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
На основании комплексных исследований метода экспоненциальной модуляции определены зависимости погрешностей оценивания параметров объекта от различных факторов.
Предложен критерий для сравнения погрешностей оценивания в классе интегрально-модуляционных методов.
Разработан алгоритм представления динамического объекта в виде модели с параллельно включенными звеньями.
Практическая значимость работы. Основные теоретические результаты работы доведены до уровня их практического применения в виде программного комплекса для задачи идентификации динамических объектов. Разработанное программное обеспечение позволяет проводить сравнительный анализ методов интегрально-модуляционного класса, а также выбрать их параметры для достижения наилучших результатов в конкретных задачах. Полученные в работе аналитические соотношения позволяют проводить идентификацию объектов, содержащих параллельно включенные блоки, и тем самым разложить наблюдаемый сигнал на сумму нескольких исходных.
Реализация результатов. Результаты данной диссертации были использованы при проведении работы «Исследование и разработка методов и моделей диагностики сложных проблемных ситуаций на основе методов
искусственного интеллекта», выполняемой совместно с НИИГБ им. Гельмгольца, поддерживаемой Российским фондом фундаментальных исследований (проект 07-01-00762).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях «Информационные средства и технологии» 2003-2007гг., 13, 14, 15, 16 и 17 Международных научно-технических семинарах «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», 10, 11, 12 и 13 Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Основные положения диссертации опубликованы в шестнадцати печатных работах, в том числе в 2-х статьях в журналах, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций,
Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликованы шестнадцать печатных работ, в том числе одна в журнале «Проблемы управления» и одна в журнале «Вестник МЭИ», включённых в перечень ведущих рецензируемых научных журналов ВАК РФ. В публикациях, написанных в соавторстве, автору принадлежат основные результаты.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной материал работы изложен на 173 страницах и включает 54 рисунков и 9 таблиц. Список литературы содержит 96 источников. Объем приложений составляет 42 страницы.
