Осіна Тетяна Георгіївна. Розвиток методів багатопараметричного експрес-контролю складу органічних сипких матеріалів : Дис... канд. наук: 05.11.13 - 2008.
Анотація до роботи:
Осіна Т.Г. Розвиток методів багатопараметричного експрес-контролю складу органічних сипких матеріалів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2008.
У дисертаційній роботі розв'язується наукова задача дослідження можливих шляхів підвищення вірогідності методів багатопараметричного експрес-контролю складу органічних сипких матеріалів в умовах обмеження на обсяг навчальних вибірок, зменшення часу контролю і лімітної кількості стандартних зразків, які відтворюють задані значення досліджуваних параметрів. Розроблено спрощену модель подання результатів вимірювань для кожного показника контролю, що відображує фізико-механічні властивості сипкого матеріалу. Розроблено методи ранжирування за зменшенням інформативності використаних показників контролю і формування підмножини показників, що забезпечують максимальне значення кількості вимірювальної інформації про рівні контрольованого параметра. Запропоновано метод статистичної дискримінації рівнів контрольованого параметра, що дозволило вперше усунути систематичні похибки вимірювань у заданих заздалегідь зонах допуску на рівні параметра контролю. Запропоновано метод теплофізичного вимірювального перетворення, що дозволив вперше підвищити вірогідність контролю за рахунок одержання додаткової вимірювальної інформації про гранулометричний склад сипких матеріалів. Практично на прикладі контролю якості і кількості вмісту клейковини зерна пшениці отримано підвищення вірогідності за рахунок застосування методу лінійної дискримінації рівнів кількості клейковини і теплофізичного перетворювача гранулометричного складу сипкого матеріалу.
У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу підвищення вірогідності контролю складу органічних сипких матеріалів за рахунок використання методу лінійної дискримінації рівня контрольованого параметра та теплофізичного перетворювача, який ураховує гранулометричний склад. Основні результати роботи полягають у наступному.
1. Проаналізовано існуючі способи підвищення вірогідності багатопараметричного контролю, встановлено відсутність існуючих методів збільшення точності за рахунок інформаційного надлишку та доведена перспективність підвищення ефективності контролю за рахунок статистично обґрунтованого вибору показників контролю на етапі навчання і правильного вибору алгоритму прийняття рішень на етапі контролю.
2. Досліджено проблему зменшення впливу невизначеності результатів багатомірних вимірювань і невизначеності виду функцій вимірювального перетворення на точність і вірогідність багатопараметричного експрес-контролю складу органічних сипких матеріалів. Показано, що дана проблема не може бути вирішена лише за рахунок зменшення інструментальних похибок засобів вимірювального експрес-контролю без урахування ймовірнісно-статистичної структури об'єкта контролю.
3. Розроблено метод синтезу інформаційно оптимальної системи одиничних показників контролю на базі модифікованої (спрощеної) моделі подання результатів вимірювання для кожного з цих показників, які відображують фізико-механічні властивості сипкого матеріалу. Це дозволило розширити число факторів, що впливають на точність одержання інформації про контрольовані параметри за кожним одиничним показником контролю.
Розроблено методи ранжирування за зниженням інформативності використовуваних показників контролю і формування підмножини показників, що забезпечують максимальне значення кількості вимірювальної інформації про рівні контрольованого параметра.
4. Отримав подальший розвиток метод непрямого вимірювального перетворення на базі статистичної дискримінації рівнів контрольованого параметра, який дозволив виключити систематичні похибки вимірювання у заданих заздалегідь зонах допуску на рівні параметра контролю.
Розроблено метод оцінювання вірогідності результатів багатопараметричного контролю трьох і більше рівнів контрольованого параметра.
5. Запропоновано метод теплофізичного вимірювального перетворення, який удосконалив метод багатопараметричного експрес-контролю шляхом підвищення вірогідності контролю за рахунок одержання додаткової вимірювальної інформації про гранулометричний склад сипких матеріалів.
6. Розроблено первинний теплофізичний вимірювальний перетворювач, який забезпечує лінійність градуювальної характеристики вимірювання коефіцієнта тепловіддачі сипкого матеріалу.
7. На прикладі контролю якості та кількості вмісту клейковини зерна пшениці отримано підвищення вірогідності контролю за рахунок застосування методу лінійної дискримінації рівнів кількості клейковини і теплофізичного контролю гранулометричного складу. При цьому час вимірювання скоротився з 2–3 год (лабораторний метод) до 3–5 хв (експрес-контроль), а вірогідність контролю зросла від 0,702 до 0,722 при контролі двох рівнів і від 0,680 до 0,754 при контролі трьох рівнів кількості клейковини зерна пшениці для дозаторів сипкої сільськогосподарської сировини.
На прикладі багатопараметричного контролю олійності насіння соняшника досягнуто зменшення середньоквадратичної похибки від 2,293 до 1,629 (%) при використанні теплофізичного перетворювача. Це дозволило до того ж зменшити число регресорів функціональної моделі вимірювального перетворення з 5 до 4, що підвищило вірогідність з 0,912 до 0,925.
8. Наукові та прикладні результати досліджень було використано на вітчизняних підприємствах "Інженерна група "ТФК" та ТОВ НВП "Екструдер" по переробці сільськогосподарської сировини. Матеріали дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі кафедри інформаційно-вимірю-вальних технологій і систем НТУ "ХПІ".
Публікації автора:
Диденко К.И., Кондрашов С.И., Осина Т.Г. Влияние порозности сыпучих материалов на коэффициент теплоотдачи // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2001. – № 4. – С. 60–66.
Здобувачем розроблено математичні моделі теплофізичних перетворень коефіцієнтів тепловіддачі сипкого матеріалу в струм небалансу незрівноваженого мосту постійного струму.
Овчаренко А.И., Осина Т.Г. Косвенные измерения на основе регрессии в условиях низкой коррелированности входных и выходных переменных // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2003. – № 7, т. 3. – С. 131–135.
Здобувачем виконано аналіз можливого використання двофакторної моделі множинної регресії для незалежної оцінки вологості та щільності сипкого матеріалу за допомогою резонансного високочастотного перетворювача й розроблено алгоритм вимірювальних процедур для опосередкованого вимірювання відносної вологості.
Овчаренко А.И., Осина Т.Г. Выбор геометрических параметров зерновки для экспресс-измерений клейковины// Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2003. – № 21 – С. 137–142.
Здобувачем отримано результати вимірювального експерименту з визначення геометричних параметрів насіння пшениці при контролі кількості і якості клейковини, а також кореляційний аналіз багатовимірних вибіркових даних.
Овчаренко А.И., Осина Т.Г. Выбор предикторов модели функции измерительного преобразования при косвенных измерениях клейковины // Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків, 2004. – № 7 (1) – С. 29–31.
Здобувачем наведено розраховану оцінку нормованих коефіцієнтів парної кореляції показників контролю з кількістю і якістю клейковини зерна пшениці й висновки за результатами аналізу даних.
Щапов П.Ф., Осина Т.Г., Муляров В.В. Применение классификационных процедур дискриминантного анализа для уменьшения информационной неопределенности многомерных измерительных сигналов // Системи обробки інформації: Зб. наук. праць. – Харків: ХУПС, 2006. – Вип. 7 (56). – С. 92–94.
Здобувачем розроблено модель лінійної параметричної дискримінації рівнів параметрів контролю для насіння соняшника й пшениці.
Осина Т.Г. Использование параметрических дискриминантных функций в задачах измерительного контроля качества // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2006. – № 9. – С. 103–107.
Осина Т.Г. Оценка ожидаемой измерительной информации о качественном составе // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ", 2007. – № 10. – С. 145–150.
Диденко К.И., Сухер А.Н., Осина Т.Г. Моделирование структуры сыпучих материалов // Метрологія в електроніці – 2000: ІІІ Міжнар. наук.-техн. конф.: Наук. праці: У 2 т. – Харків, 2000. – Т. 2. – C.193–195.
Здобувачем розроблено математичні моделі впливу порозності на коефіцієнт тепловіддачі для середовищ з різним гранулометричним складом.
Осина Т.Г. К оценке теплоотдачи в дискретную среду // Наука і соціальні проблеми суспільства: людина, техніка, технологія, довкілля: IX Міжнар. наук.-практ. конф. – Харків: НТУ "ХПІ", 2001. – С. 17.
Овчаренко А.И., Осина Т.Г. Методика синтеза регрессионных моделей косвенно измеряемых неэлектрических величин // Проблемы информатики и моделирования: ІІІ Междунар. науч.-техн. конф. – Харьков: НТУ "ХПИ", 2003. – С. 18.
Здобувачем проведено аналіз вимірювань неелектричних величин та визначено необхідність побудови регресійних моделей з метою їх застосування у тих випадках, коли відсутні параметри, які одержано прямим вимірюванням.
Овчаренко А.И., Осина Т.Г. Влияние способа формирования пробы на погрешность экспресс-измерения влажности. // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я: XIІІ Міжнар. наук.-практ. конф. – Харків: НТУ "ХПІ", 2005. – С. 35.
Здобувачем проведено аналіз впливу способу формування проби на похибку експрес-вимірювань вологості пшениці.
Щапов П.Ф., Осина Т.Г. Оценка информационной значимости показателей измерительного контроля метрологически неопределенных параметров зерна пшеницы // Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития: ІІ Междунар. радиоэлектронный форум; Междунар. конф. "Метрология и измерительная техника": Сб. науч. тр. – Харьков: АНПРЭ, ХНУРЭ, 2005. – Т. VII. – С. 146–149.
Здобувачем проведено порівняльний аналіз класифікаційної та регресійної моделей для оцінки інформаційної значущості показників контролю.
Щапов П.Ф., Осина Т.Г. Оптимизация системы информационных показателей при метрологической неопределенности параметров контроля // Метрологія та вимірювальна техніка: V Міжнар. наук.-практ. конф.: Наук. праці конф.: У 2 т. – Харків: ННЦ "Інститут метрології", 2006. – Т. 2. – С. 368–371.
Здобувачем виконано теоретичні дослідження щодо відбору оптимального числа показників на базі пошуку максимального значення коефіцієнта кількості очікуваної вимірювальної інформації в умовах навчання системи контролю.
Щапов П.Ф., Осина Т.Г. Использование функциональных моделей дисперсионного анализа для выбора алгоритма принятия решений в системе измерительного технологического контроля // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я: XІV Міжнар. наук.-практ. конф. – Харків: НТУ "ХПІ", 2006. – С. 34.
Здобувачем зроблено аналіз впливу похибок у визначенні предикторів на точність регресійного вимірювального перетворення.
Осина Т.Г. Використання багатомірних інформаційних моделей у системах вимірювального контролю // Радіоелектроніка і молодь в ХХІ ст.: 10-й ювілейний міжнар. молодіжний форум: Зб. матеріалів форуму. – Харків: ХНУРЕ, 2006. – С. 451.
Щапов П.Ф., Осина Т.Г., Муляров В.В. Модели неопределенности технологических измерений // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я: XV Міжнар. наук.-практ. конф. – Харків: НТУ "ХПІ", 2007. – С. 36.
Здобувачем зроблено аналіз умов мінімізації залишкової дисперсії лінійних регресійних моделей вимірювального перетворення.
