ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
THEORY AND CONSTRUCTION PRINCIPLES OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Интеллектуальные и цифровые технологии
Intelligent and digital technology
Дорофеюк Ю. А., Чернявский А. Л.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ДИНАМИЧЕСКОГО СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ … 3
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.1
Аннотация: Предложена общая постановка задачи интеллектуального анализа динамических объектов, которая формулируется как задача структурного анализа многомерных траекторий (САМТ) в заданном пространстве исходных параметров. Каждому объекту сопоставляется отрезок дискретной траектории (отрезок многомерного дискретного временного ряда) – набор значений параметров, характеризующий этот объект для некоторой дискретной последовательности моментов времени изучаемого отрезка временного ряда. Изучение структуры множества таких траекторий для всего исходного набора объектов и является целью САМТ. В рамках вариационного подхода к задачам структурно-классификационного анализа разработан алгоритм САМТ, позволяющий выделять классы траекторий, каждый из которых характеризует определенный тип динамики функционирования исследуемых объектов. Проведен теоретический анализ этого алгоритма, в достаточно общих предположениях доказана теорема о его сходимости, обеспечивающая стационарность предельного значения функционала (критерия качества).
Ключевые слова: многомерная траектория, интеллектуальный структурно-классификационный анализ данных, вариационный подход к задачам классификации, классифицируемое множество объектов, класс допустимых классификаций, вид оптимальной классификации, модели траекторий классов, эталонные траектории классов, качественное описание модельных траекторий, схемы порождения данных, классификация траекторий без фиксированных моментов времени.
Dorofeyuk J. A., Chernyavsky A. L.
INTELLECTUAL METHODS OF DYNAMIC STRUCTURAL DATA ANALYSIS
Abstract: A general formulation of the dynamic objects intellectual analysis problem, which is formulated as the problem of structural analysis of multidimensional trajectories (SAMT) in a given space of initial parameters. Each object is mapped segment discrete trajectory (cut multidimensional discrete time series) is a set of parameters characterizing the object for some discrete sequence of the time moments studying cut the time series. The study of the structure of these trajectories set for the entire initial objects set is the purpose SAMT. In the framework of the variational approach to the structural-classification analysis problems the SAMT algorithm was developed that allows to distinguish classes of paths, each of which is characterized by a specific dynamics type of the studied objects functioning. A theoretical analysis of this algorithm was held, the theorem about the its convergence of providing stationarity limit value of the functional (quality criteria) was proved in quite general assumptions.
Keywords: multidimensional trajectory, intellectual structural-classification data analysis, variational approach to the classification problems, classified set of objects, a valid classifications class, an optimal classification type model trajectories classes, reference trajectory classes, a qualitative description of the model trajectories, data generation schema, trajectories classification without fixed points in time.
Иванюк В. А., Абдикеев Н. М., Пащенко Ф. Ф.
НЕЙРОСЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ МНОГОФАКТОРНОГО АНАЛИЗА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ … 9
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.2
Аннотация: В работе предложена нейросетевая модель для оценки влияния финансовых инструментов и организационных форм на рост эффективности отрасли экономики на примере такой высокотехнологичной компании, как ГК “Росатом”. Портфель заказов ГК “Росатом” корпорации превышает $133 млрд., что составляет 67 % мирового рынка строительства АЭС за рубежом. Разработана методика оценки экономической эффективности существующих организационных форм, финансовых инструментов и институтов поддержки для ГК “Росатом”.
Ключевые слова: нейросетевое моделирование, оценка эффективности, энергетика.
Ivanyuk V. A., Abdikeev N. M., Pashchenko F. F.
NEURAL NETWORK MODEL OF MULTIVARIATE ANALYSIS OF ECONOMIC EFFICIENCY OF AN ENTERPRISE
Abstract: The paper is proposed a neural network model for assessing the impact of financial instruments and organizational forms on the growth of the efficiency of the economic sector using the example as Rosatom State Corporation. The order portfolio of Rosatom State Corporation exceeds $ 133 billion, which is 67% of the world market for the construction of nuclear power plants abroad. A methodology has been developed for assessing the economic efficiency of existing organizational forms, financial instruments and support institutions for Rosatom State Corporation.
Keywords: neural network modeling, performance evaluation, power engineering
Поздравляем юбиляра!
Congratulations to the jubilee!
ФЕДОРУ ФЕДОРОВИЧУ ПАЩЕНКО – 75 ЛЕТ! … 18
PASHCHENKO FEDOR F. – 75!
***
Еремин Е. Л., Никифорова Л. В., Пикуль З. Д., Теличенко Д. А.
КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ СТРУКТУРНО И ПАРАМЕТРИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ ПО УПРАВЛЕНИЮ … 20
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.3
Аннотация: Рассмотрена задача синтеза комбинированного алгоритма управления с использованием критерия гиперустойчивости В. М. Попова для структурно и параметрически априорно неопределенного объекта с относительным порядком передаточной функции больше единицы и запаздыванием в канале управления. Исследуемый объект функционирует в условиях постоянного влияния внешних неконтролируемых возмущений и изменения режимов функционирования. Отрицательное влияние запаздывания по управлению на процессы функционирования системы уменьшается подключением в основной контур управления упредитель-компенсатора. В законе управления используются оценки неизмеряемых переменных состояния объекта, полученные с помощью фильтр-корректора. В вычислительном эксперименте исследовалось применение синтезированного закона управления для системы регулирования расхода общего воздуха барабанного котла. Подбор коэффициентов контура управления и фильтр-корректора с целью обеспечения требуемого качества слежения выхода объекта за эталонным сигналом осуществлялся на этапе имитационного моделирования.
Ключевые слова: априорная структурно-параметрическая неопределенность, фильтр-корректор, запаздывание по управлению, упредитель-компенсатор, критерий гиперустойчивости, барабанный котел.
Eremin E. L., Nikiforova L. V., Pikul Z. D., Telichenko D. A.
COMBINED CONTROLLER FOR STRUCTURALLY AND PARAMETRICALLY INDETERMINATE PLANT WITH CONTROL DELAY
Abstract: The problem of synthesis of a combined control algorithm using V. M. Popov's hyperstability criterion for a structurally and parametric a priori undefined plant with a relative order of the transfer function greater than one and a delay in the control channel is considered. The plant under study operates under the constant influence of external uncontrolled disturbances and changes in operating modes. The negative influence of the control delay on the functioning of the system is reduced by the connection to the main control circuit of the predictor-compensator. The control law uses estimates of immeasurable variables of the object state obtained with the help of a filter corrector. In the computational experiment, the application of the synthesized control law for the control system of the total air flow of the drum boiler was investigated. Selection of coefficients of the control loop and filter corrector in order to ensure the required quality of tracking the output of the object for the reference signal was carried out at the stage of simulation.
Keywords: a priori structural-parametric uncertainty, filter-corrector, control delay, predictor-compensator, hyperstability criterion, drum boiler.
Панищев В. С., Полторацкий С. Н., Титов В. С.
УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ … 27
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.4
Аннотация: Представлена математическая модель устройства, позволяющего обрабатывать амплитудные, временные и частотные параметры импульсных сигналов различного назначения, а также выделять периодические последовательности. Применение предложенного устройства и структурно-функциональной организации позволяет вычислять и обрабатывать расширенный перечень импульсных параметров по одному входному каналу, выделять последовательности и объединять результаты измерения и выделения. Устройство позволяет выделять текстуры в сигналах изображений, выполнять сегментацию областей в системах обработки видеоизображений, выделять сигналы в системах радиомониторинга.
Ключевые слова: параметры сигналов, импульсные сигналы, выделение последовательностей, автокорреляционная функция, устройство для обработки.
Panishchev V. S., Poltoratskiy S. N., Titov V. S.
MEASURING INFORMATION CONVERSION DEVICE
Abstract: The mathematical model of the device allowing to process amplitude, time and frequency parameters of pulse signals of different function, and also to allocate periodic sequences is presented. The use of the proposed device and the structural and functional organization allows to calculate and process an extended list of pulse parameters on one input channel, to allocate sequences and combine the results of measurement and selection. The device allows you to allocate the textures in the signals of the images to perform segmentation of regions in the systems of video processing, to allocate the signals in radiomonitoring systems.
Keywords: parameters of signals, pulse signals, the selection of sequences, autocorrelation function, the device for processing.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Лункин Б. В., Калашников А. А.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ С ГИДРОСТАТИЧЕСКИМИ УРОВНЕМЕРАМИ … 32
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.5
Аннотация: Предложен метод диагностирования достоверности показаний измерительных каналов с гидростатическими уровнемерами на всех режимах работы энергоблоков АЭС (пуск, переходные режимы, эксплуатация). В основе метода – формирование виртуального измерительного канала уровня, в котором моделируется истинное значение уровня по результатам существующих измерений температуры и давления в технологической емкости по показаниям дублирующих измерительных каналов и известных уравнений для определения плотностей контролируемой жидкости. В качестве оценки достоверности принято среднеквадратическое отклонение показаний диагностируемого и виртуального измерительных каналов.
Ключевые слова: диагностирование, достоверность показаний, гидростатические уровнемеры, виртуальный измерительный канал, среднеквадратическое отклонение.
Lunkin B. V., Kalashnikov A. A.
DIAGNOSTICS OF MEASURING CHANNELS WITH HYDROSTATIC LEVEL GAUGES
Abstract: A method is proposed for diagnosing the authenticity of the readings of a measuring channel with hydrostatic level gauges in all operating modes of the power unit (start-up, transient regimes, operation). The method is based on the formation of a virtual level measuring channel in which the true level value is simulated based on the results of existing measurements of temperature and pressure in the process vessel, according to the indications of duplicating measuring channels and known equations for determining the densities of the controlled liquid. As an estimate of authenticity, the standard deviation of the diagnosed measuring channel from the virtual.
Keywords: diagnostics, authenticity of indications, hydrostatic level gauges, virtual measuring channel, standard deviation.
Крестовников К. Д., Черских Е. О., Шабанова А. Р., Ковалев А. Д.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ СИНХРОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ … 38
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.6
Аннотация: Предложено схемотехническое решение синхронного выпрямителя для приемной части беспроводной системы передачи энергии. Проведено сопоставление параметров, характеризующих эффективность работы разработанного выпрямителя, с параметрами известных выпрямителей, используемых в приемной части.
Ключевые слова: беспроводная система передачи энергии, синхронный выпрямитель, диоды Шоттки, диоды с быстрым восстановлением.
Krestovnikov K. D., Cherskikh E. O., Shabanova A. R., Kovalev A. D.
IMPROVING EFFICIENCY OF A WIRELESS ENERGY TRANSFER SYSTEM USING A NOVEL SYNCHRONOUS RECTIFIER
Abstract: This paper proposes the circuit design of a synchronous rectifier for the receiving part of a wireless energy transfer system. The parameter values, characterizing the performance efficiency of the developed rectifier, were compared with the respective parameters of alternative rectifiers that are also frequently used in such systems.
Keywords: wireless energy transfer system, synchronous rectifier, Schottky diodes, Fast Recovery diodes.
Представляет Нижегородский региональный редакционный совет
Nizhny Novgorod Regional Editorial Council presents
Тупиков П. А., Букварев Е. А., Фролов С. К., Хлыбова С. С.
ЗАЩИЩЕННЫЕ ВХОДНЫЕ КАСКАДЫ ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА … 43
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.7
Аннотация: Рассмотрены варианты построения защищенных входных какадов для программируемого логического контроллера, моделирование и сравнение основных характеристик предлагаемых вариантов. Представлены результаты макетирования схем.
Ключевые слова: защита от перенапряжения, защита от переполюсовки, стабилизация тока, гальваническая изоляция, ПЛК.
Tupikov P. A., Bukvarev E. A., Frolov S. K., Khlybova S. S.
PROTECTED INPUT CASCADES FOR PROGRAMMABLE LOGICAL CONTROLLER
Abstract: This article is devoted to analysis of the variants of the circuit design of a protected input stage for a programmable logic controller, to the modeling the PLC input cascade and carrying out a comparative analysis of the input and pass characteristics of these circuits, as well as their speed. Presented are the results of circuit s layout.
Keywords: overvoltage protection, reverse polarity protection, current stabilization, galvanic isolation, PLC.
Зельманов С. С., Крылов В. В., Пятериков В. И.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНО МАКСИМАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ СИНТЕЗИРОВАННЫМИ НАГРУЗКАМИ … 48
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.8
Аннотация: Поставлена и решена задача компьютерного моделирования процесса испытания объекта с помощью оптимального испытательного нагрузочного сигнала, предложенного авторами. В качестве наглядного примера демонстрации диагностических возможностей таких испытаний применена модель объекта с частотной дисперсией в процессах формирования деформаций. Сформированный для такой системы оптимальный диагностический сигнал обеспечивает максимально возможный отклик объекта испытаний при заданной энергии процесса динамической нагрузки. Это позволило провести сравнение потенциальных деформаций с получаемыми деформациями при использовании частотных методов испытаний на основной частоте резонанса и модальном возбуждении объекта. Даже на простейшей модели оказалось, что потенциальные деформации превышают результаты типовых измерений в 3,3 раза. Аналогичный результат получается при сравнении с испытаниями с помощью широкополосного шумового воздействия.
Ключевые слова: динамические испытания, синтезированнные диагностические нагрузки, оптимальный испытательный сигнал, компьютерное моделирование испытаний.
Zelmanov S. S., Krylov V. V., Pyaterikov V. I.
DIAGNOSTIC OF POTENTIALLY MAXIMUM DEFORMATIONS DURING DYNAMIC TESTS BY SYNTHESIS LOADS
Abstract: The work addresses and solves the problem of computer simulation of the test process of the object using the optimal test load signal proposed by the authors. As an illustrative example of the diagnostic capabilities of such tests, a model of an object with frequency dispersion in the processes of strain formation is used. The optimal diagnostic signal generated for such a system provides the maximum possible response of the test object at a given energy of the dynamic load process. This made it possible to compare potential strains with the resulting strains using frequency test methods at the fundamental resonance frequency and modal excitation of the object. Even on the simplest model, it turned out that potential deformations exceed the results of typical measurements by 3.3 times. A similar result is obtained when comparing with tests using broadband noise exposure.
Keywords: dynamic tests, synthesized diagnostic loads, optimal test signal, computer simulation of tests.
Андрейчев А. А., Дорохов С. П., Койгеров А. С., Салов А. С.
РАДИОМЕТКИ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ С АМПЛИТУДНЫМ КОДИРОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННОГО СИГНАЛА … 55
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.9
Аннотация: Рассмотрены радиометки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с амплитудным кодированием информационного сигнала. Проведен анализ физических механизмов переотражений и паразитных сигналов в конструкциях радиометок на ПАВ. Построена эквивалентная акустоэлектрическая схема тестовой структуры радиометки. Проведено математическое моделирование импульсного отклика тестовой структуры радиометки и информационного сигнала, формируемого радиометкой многоканальной конструкции.
Ключевые слова: многоканальная метка, радиометка на ПАВ, поверхностная акустическая волна, радиочастотная идентификация, пьезоэлектрическая подложка.
Andreychev A. A., Dorokhov S. P., Koigerov A. S., Salov A. S.
SURFACE ACOUSTIC WAVE RFID-TAGS WITH INFORMATION SIGNAL AMPLITUDE CODING
Abstract: Surface acoustic wave (SAW) RFID-tags with information signal amplitude coding have been considered. Physical mechanisms of re-reflections and spurious signals in SAW RFID-tags constructions have been analyzed. An equivalent acoustic-electrical chart of test RFID-tag construction has been designed. A test construction pulse response of RFID-tag and information signal generated by a multi-channel construction RFID-tag has been mathematically simulated.
Keywords: SAW-RFID-tag, multi-channel RFID-tag, surface acoustic wave, radio-frequency identification, piezo-electrical substrate.
Представляет Уфимский региональный редакционный совет
Ufa Regional Editorial Council presents
Чернов Н. И., Гулин А. И., Бутырлагин Н. В., Прокопенко Н. Н.
ОСОБЕННОСТИ МНОГОЗНАЧНОГО ОБОБЩЕНИЯ ДВУЗНАЧНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ В ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЕ ДЛЯ ЗАДАЧ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДАТЧИКОВ С ТОКОВЫМ ВЫХОДОМ … 62
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.10
Аннотация: Рассмотрены проблемы перехода к логическому синтезу многозначных цифровых структур (МЦС) для задач вычислительной техники, автоматического управления, в том числе обработки сигналов датчиков с токовым выходом. Предложена алгебраическая структура для синтеза многозначных токовых схем (линейная алгебра). Показаны функциональные возможности линейной алгебры по разработке и применению базисов для логического синтеза МЦС. Проведено сравнение функциональных возможностей булевой и линейной алгебр при синтезе МЦС. Даны оценки значений технических параметров многозначных токовых схем, полученные по результатам моделирования.
Ключевые слова: токовая логика, линейная алгебра, логический синтез, многозначная логика, функционально полная система, разложение логических функций.
Chernov N. I., Gulin A. I., Butyrlagin N. V., Prokopenko N. N.
THE FEATURES OF MULTI-VALUED GENERALIZATION OF DOUBLE-VALUED LOGICAL OPERATIONS IN LINEAR ALGEBRA FOR TASKS OF DIGITAL PROCESSING OF SENSOR SIGNALS WITH CURRENT OUTPUT
Abstract: The problems of the transition to the logical synthesis of multi-valued digital structures (MVDS) are discussed. An algebraic structure for the synthesis of multivalued current circuits is proposed - linear algebra. The functional capabilities of linear algebra for the development and application of bases for the logical synthesis of MVDS are considered. The functionality of Boolean and linear algebras for the synthesis of MVDS is compared. Estimates of the values of the technical parameters of multi-valued current circuits obtained by simulation results are given.
Keywords: current logic, linear algebra, logical synthesis, multi-valued logic, functionally complete system, decomposition of logical functions.
Гулин А. И., Дворников О. В., Прокопенко Н. Н., Жук А. А.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН … 70
DOI: 10.25728/datsys.2019.10.11
Аннотация: Рассмотрены результаты схемотехнического проектирования на базовом матричном кристалле МН2ХА030 преобразователя емкости в частоту на основе генератора треугольного напряжения, частота которого определяется емкостью чувствительного элемента датчика, и преобразователя емкости в напряжение типа модулятор-демодулятор (МД) для работы с дифференциальным емкостным чувствительным элементом. Приведены схемы электрические принципиальные разработанных преобразователей и результаты их компьютерного моделирования в диапазоне температур.
Ключевые слова: преобразователь емкость-напряжение, преобразователь емкость- частота, емкостной датчик, интерфейс емкостного датчика, дифференциальный конденсатор.
Gulin A. I., Dvornikov O. V., Prokopenko N. N., Zhuk A. A.
DESIGN OF MICROELECTRONIC CONVERTERS FOR CAPACITIVE SENSORS OF PHYSICAL QUANTITY
Abstract: In the article, were reviewed the results of circuit design on a base of matrix crystal МН2ХА030 for capacity-frequency converter with a triangular voltage generator, whose frequency is determined by the capacitance of the sensitive element and for the converter capacitance-to-voltage as used to a differential capacitive sensitive element. Circuit diagrams of the developed converters and the results of their computer simulation in the temperature range are presented.
Keywords: converter capacity-voltage, converter capacity-frequency, capacity sensor, interface capacity sensor, differential capacitor.