Результаты

     Основное направление научных исследований коллектива лежит в области нелинейных и адаптивных систем обработки информации и управления и таких ее приложений как: нелинейная фильтрация многомерных дискретных сигналов и полей; адаптивный экспресс анализ быстропеременных процессов в технических системах; моделирование и идентификация нелинейных систем на основе разложений Вольтерра-Винера; нейросетевые технологии обработки информации; вейвлет-анализ сигналов и изображений; адаптивное управление непрерывными процессами в сложных технических системах; структурные методы повышения точности измерительных цепей емкостных и индуктивных датчиков с одно, двух и трехэлементной схемой замещения параметрического преобразователя, динамическая балансировка тел вращения в вибрационном режиме.

     К наиболее важным научным результатам коллектива, полученным за последние годы, следует отнести следующее: разработаны теория и методы обобщенной нелинейной фильтрации многомерных дискретных сигналов и полей на конечных абелевых группах. Получены матричные представления обобщенной нелинейной свертки во временной и частотной областях. Предложен метод проектирования цифровых полиномиальных фильтров с помощью линейных фильтров-прототипов, основанный на формировании заданных сечений ядер в частотной области и использовании трансформирующих функций. Рассмотрены свойства симметрии двухмерных изотропных фильтров, инвариантных относительно изменения ориентации входного изображения. Предложен метод синтеза двухмерных изотропных фильтров, основанный на аппроксимации ядер полиномиального фильтра с помощью базисных частотных функций, соответствующих отдельным классам эквивалентности. Дано теоретическое обоснование и рассмотрена реализация метода многокритериального синтеза оптимальных полиномиальных фильтров, позволяющего получить Парето оптимальное решение по отношению к нескольким критериям качества. Предложены структуры и принципы построения цифровых нелинейных фильтров с адаптацией к локальным свойствам входного сигнала, отличающиеся простотой и возможностью управления процессом нелинейной фильтрации с помощью небольшого количества параметров. Разработаны алгоритмы адаптации полиномиальных фильтров во временной и частотной областях, определены границы изменения параметров адаптации, гарантирующие их сходимость, предложены способы ускорения процессов сходимости. Разработаны быстрые методы моделирования и идентификации нелинейных систем на основе разложения Вольтерра-Винера. Показано, что за счет выбора тестового воздействия в виде псевдослучайного сигнала, представляющего собой сумму гармонических составляющих со случайными фазами, достигается существенное снижение объема вычислительных затрат, связанных с оценкой ядер Винера в частотной области. Для данного класса воздействий построена система ортогональных функционалов и получены выражения для оптимальных оценок ядер. Разработаны методы и структуры реализации цифровых полиномиальных фильтров на основе быстрых алгоритмов вычисления нелинейных сверток, в частности с использованием: секционирования данных и быстрых спектральных преобразований; прямоугольных преобразований, не требующих выполнения операций умножения; полиномиальных преобразований и китайской теоремы об остатках; теоретико-числовых преобразований. Предложен способ параллельно-последовательной реализации полиномиальных фильтров в частотной области в виде структуры систолического типа, состоящей из идентичных процессорных элементов.

     Разработана теория и методы экспресс-анализа, экстремальной фильтрации, оценивания частотных и время-частотных характеристик процессов, а также принципы формирования диагностических признаков и построения систем диагностики на основе непараметрических моделей объектов. Сформулирован предельный вариант теоремы Котельникова и алгоритмы сжатия-восстановления по экстремумам сигнала.

     Доказаны теоремы об аппроксимации сильно осциллирующих данных скейлинг- и вейвлет-функциями в пространствах Соболева и Бесова для класса аппроксимирующих ядер, удовлетворяющих условиям размерности, многомоментности, периодичности. Развит математический аппарат порогового шумоподавления на основе парадигмы Донохо-Джонстона и критерия несмещенной оценки риска Штайна для обработки сейсмоакустических (сильно осциллирующих) сигналов.

     Разработаны принципы сейсмической локации движущихся наземных объектов, методы и алгоритмы распознавания сигналов для сейсмических средств обнаружения и проведены экспериментальные исследования систем с использованием четырехкомпонентных сейсмических датчиков.

     Разработаны теоретические основы построения систем контроля и управления сложными техническими объектами, работающими в условиях нестационарных возмущений, основанные на спектральных методах, методах оптимального, адаптивного, нейросетевого и робастного управления, обеспечивающие существенное повышения качества процессов управления.

     Предложен принцип и разработаны методы временного и пространственного разделения каналов пассивных величин; метод двойной аддитивной коррекции погрешности преобразования электрической пассивной величины в активную величину, в частности структурные методы повышения точности измерительных цепей емкостных и индуктивных датчиков с одно, двух и трехэлементной схемой замещения параметрического преобразователя, обеспечивающие как повышение точности преобразования пассивных величин в напряжение, так и инвариантность к параметрам соединительного кабеля; предложены методы временного и пространственного разделения каналов, обеспечивающие полное исключение или значительное уменьшение инструментальной погрешности; на основе формализованной записи иммитанса параметрического преобразователя синтезированы квазиуравновешенные измерительные цепи емкостных и индуктивных датчиков. Полученные выражения для моделей температурной погрешности емкостного параметрического преобразователя положены в основу алгоритмов коррекции температурной погрешности емкостных датчиков. Разработаны методы и алгоритмы идентификации динамических характеристик датчиков быстропеременных давлений.

     Разработано новое поколение оборудования для уравновешивания тел вращения в вибрационном режиме, обладающее принципиальными преимуществами при создании автоматизированных балансировочных комплексов. Отдельные образцы оборудования изготовлены и внедрены на предприятиях РФ. Технология вибрационной балансировки запатентована коллективом авторов (патенты Российской Федерации № 2270985 «Способ и устройство для балансировки ротора» и № 2299409 « Станок для балансировки роторов». На завершающем этапе находится оформление международных патентов по данной разработке в восьми странах: США, Великобритании, Германии, Италии, Индии, Китае, Бразилии и Австралии.

     Результаты НИР, выполненных в рамках коллектива, внедрены на ряде предприятий, НИИ, университетах, в том числе: алгоритмы и программы цифровой нелинейной фильтрации изображений внедрены в лаборатория машинного зрения Чешского высшего технического университета г. Прага в 1990 г.; специализированный цифровой формирователь спектра случайных процессов внедрен в НИИФИ, г. Пенза в 1997 г.; математическое и программное обеспечение для синтеза и анализа спектральных характеристик акустических полей и цифровой синтезатор акустического поля внедрены в ПКБМ, г. Пенза в 1997 г.; алгоритмы идентификации человека-оператора (ЧО) по результатам зрительно-моторных тестов в задаче компенсаторного слежения, методики оценки качества деятельности ЧО и его способности к обучению на основе оценок ядер, полученных экспериментальным путем, алгоритмы адаптивной нелинейной фильтрации информативных сигналов, характеризующих психофизиологическое состояние ЧО, комплекс программ для проведения и обработки зрительно-моторных тестов в составе специализированного функционального тренажера внедрены в ПКБМ, г. Пенза в 1997; алгоритмы экспресс-оценивания спектральных характеристик и методика формирования диагностических признаков внедрены в. НИКИРЭТ, г. Заречный в 2002 г.; алгоритмы обнаружения на основе экспресс-методов определения характеристик сейсмосигналов внедрены в НИКИРЭТ, г. Заречный в 2003 г.; внедрено несколько видов балансировочного оборудования на ряде промышленных предприятий России.

     Созданное в период с 1972 по 2012 гг. уникальное балансировочное оборудование, работающее в вибрационном режиме, внедрено на ряде предприятий, так, например, станок для балансировки лопастных вентиляторов электродвигателей (отмечен серебряной медалью ВДНХ) был принят к серийному производству, внедрен на 11 предприятиях министерства электротехнической промышленности, разработана техническая документация и изготовлен опытный образец станка для балансировки демпферов двигателей автомобилей ВАЗ. В настоящее время станок внедрен и успешно эксплуатируется на Егоршинском радиозаводе в городе Артемовский Свердловской области.

     Объем научно-исследовательских работ на кафедре в 2012 - 2019 годах.

Год 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Объем финансирования
научных исследований,
тыс. руб.

900,000 2500,903 4329,033 1816,918 919,300 170,000 0,000 880,000

 

Дата создания: 17.05.2013 13:33
Дата обновления: 06.11.2019 14:24