Анотація до роботи:

ШАНТИР Д.С. Проблемно-орієнтовані методи та алгоритми отримання вимірювальної інформації в ІВС. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 – інформаційно-вимірювальні системи. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2007.

Робота присвячена розробці проблемно-орієнтованих методів і алгоритмів отримання в ІВС вимірювальної інформації, що дозволяють виявити зміни у стані об’єкта спостереження шляхом аналізу структури вимірювального сигналу (ВС). Запропоновано нову методику структурного аналізу ВС, що полягає у статистичному описі параметрів їх структури, за результатами якого формується, з заданою точністю, оцінка показника нестаціонарності. Це дає можливість варіювати роздільною здатністю обробки сигналу, а отже виявляти малі відносні зміни стану об’єкта. Розроблено узагальнену статистичну модель структури широкосмугового ВС, обґрунтовано її подання у вигляді двомасштабної моделі. Сформульовано задачу оцінки параметрів структури широкосмугового ВС, розроблено метод оцінки статистик цих параметрів та алгоритми його реалізації для двомасштабної статистичної моделі ВС. Встановлено та перевірено шляхом чисельного моделювання аналітичні залежності для визначення метрологічних характеристик основних функціональних елементів розроблених алгоритмів (фільтра Калмана і вейвлет-перетворення), що дозволяє прискорити процес проектування ІВС. Проведено аналіз застосування розроблених проблемно-орієнтованих методів і алгоритмів отримання вимірювальної інформації в ІВС з типовим технічним, методологічним і алгоритмічним забезпеченням, та різними первинними перетворювачами для розв’язання класу задач де мають місце процеси різної фізичної природи (медикобіологічні та вібросигнали, мовні сигнали, дискретні потоки), але є спільність у підході до їх вирішення.

1. Проведено аналіз основних підходів до розв’язання задачі отримання вимірювальної інформації з нестаціонарного широкосмугового сигналу в ІВС, який показав, що найбільш поширений статистичний підхід дає інтегральні оцінки параметрів ВС та не дозволяє повністю використовувати його інформаційні можливості. Виходячи з цього, в роботі сформульовано принцип структурного аналізу ВС.

2. Розроблено узагальнену статистичну модель структури широкосмугового ВС та двомасштабну статистичну модель його інформаційної складової, на основі яких визначено показники, що несуть інформацію про зміну стану об’єкта спостереження. Розроблені моделі дозволили обґрунтувати методи і визначити показники та критерії якості для синтезу оптимальних алгоритмів отримання вимірювальної інформації про стан об’єкта спостереження з нестаціонарного широкосмугового ВС.

3. Розроблено і досліджено методи та алгоритми отримання вимірювальної інформації шляхом структурного аналізу нестаціонарного широкосмугового ВС у часовій та частотній областях, які застосовано для визначення та оцінки показників, що несуть інформацію про склад ВС, породжених фізичними процесами різної природи (вібросигнал, медикобіологічні сигнали, мовні сигнали). Розроблені методи та алгоритми дозволяють: виконати адаптацію процесу отримання вимірювальної інформації в ІВС до досліджуваного фізичного процесу; отримати апріорну інформацію про фізичний процес (складова статистичної моделі крупного масштабу); дослідити фізичний процес, та виявити нестаціонарності (складова статистичної моделі дрібного масштабу); викрити приховані тенденції фізичного процесу при розв’язанні задач довгострокового спостереження за показниками якості об’єкта дослідження.

4. Проведено аналіз застосування методики та алгоритмів отримання вимірювальної інформації шляхом структурного аналізу нестаціонарних широкосмугових ВС в ІВС, в результаті якого виявлено особливості використання структурного аналізу для розв’язку окремих задач: контроль та діагностика вібраційного стану машин та механізмів, стендові випробування коробки передач, вимірювання вологості зерна в потоці, аналіз мовних та медикобіологічних сигналів. Отримані результати аналізу показали, що застосування розроблених методів та алгоритмів дозволяє: зменшити похибки вимірювань (приблизно в 1,5-2 рази, в залежності від задачі, що вирішується); виключити грубі та систематичні похибки вимірювань, а також виключити вплив операторних (суб’єктивних) помилок; мінімізувати впливи зовнішнього середовища; побудувати гнучку структуру ІВС; забезпечити стійкість алгоритму роботи та реалізувати вимірювання параметрів нестаціонарного фізичного процесу в реальному часі; значно підвищити технологічні (скоротити технологічний цикл виробництва вимірювального приладу приблизно в 2 рази) та економічні (зменшити собівартість вимірювального приладу не менш як в 3 рази) показники.

Публікації автора:

1. Diana S. Shantyr, Sergey V. Shantyr. Portable digital device for the measurement of vibration // International Conference «Sensors and Systems», Saint-Petersburg 2002. / Proceedings, Volume III, 2002, pp. 213-214.

2. Шантир Д.С. Імпульсна характеристика фільтра Калмана другого порядку для вимірювальних систем // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2004. - №6. - С. 101-105.

3. Ивасюк В., Шантырь Д. Устройство выравнивания скоростей вращения валов // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: Збірник наукових праць. – Дослідницьке, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого. – 2004. – Випуск 7(21). - С. 122-125.

4. Шантырь Д., Шантырь С. Интеллектуальный комплекс мониторинга и диагностики машин и механизмов АПК // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України: Збірник наукових праць. – Дослідницьке, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого. – 2004. – Випуск 7(21). - С. 438-444.

5. Шантир Д. С. Частотна характеристика фільтра Калмана другого порядку для вимірювальних систем // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2005. - №3. – С. 130-136.

6. Павлишин М., Шантырь Д. Метод уменьшения неопределенности измерения влажности зерна в потоке // Техніка АПК. – 2005. - №8. С. 35-38.

7. Володарський Є.Т., Шантир Д.С. Дослідження похибки значень коефіцієнтів вейвлет-перетворення // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2006. - №3. – С. 91-98.

8. Володарський Є.Т., Шантир Д.С., Шантир С.В. Дворівневий структурний аналіз вібродіагностичних сигналів // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. -2007. – №1. С. 171-175.

9. Шантир Д.С. Оптимальна селекція інформативних складових у спектрі вібродіагностичного сигналу // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2007. - №3. – С. 94-98.

10. Шантырь Д.С. Применение структурного анализа виброакустического сигнала для обнаружения информации о техническом состоянии электроэнергетической системы // Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні. – 2007. Випуск 1 (14). – С. 51-56.