Введение к работе
Актуальность темы. В исследовании проблемы эффективного контроля и диагностики состояния технологических объектов, системный подход является актуальным на современном уровне развития техники, поскольку значительный рост сложности вновь создаваемого оборудования и эксплуатация его в условиях напряженного режима функционирования, выдвигают качественно новые требования к методам технического контроля и промышленной диагностики.
Получение информации в рабочих режимах функционирования оборудования, для оперативного технического контроля, порождает проблемы, обусловленные случайным характером диагностируемых процессов, некорректностью задач нахождения неизвестных характеристик по косвенным измерениям и необходимостью получения результатов обработки данных в минимальные сроки. Повышение быстродействия за счет увеличения производительности вычислительных средств ведет прогрессирующему удорожанию средств диагностики.
Решению таких проблем способствует применение аппроксимационного подхода, позволяющего использовать априорную информацию в форме аналитических моделей исследуемых зависимостей. Использование аппроксимационного подхода дает предпосылки системного объединения через математическую модель априорной информации, выражающей физическую сущность решаемой задачи, а также процедуры осуществления измерений и интерпретации их результатов.
Вопросы разработки аппроксимационных методов и алгоритмов в разное время исследовали В.Ф. Бахмутский, Дж. Бокс, И.И. Волков, В.И. Батищев, В.И. Глызин, Е.Д. Горбацевич, Ф.Ф. Дедус, А.Ф. Дедус, Г. Дженкинс, Л.А. Залманзон, А.Б. Изотин, Д. Лампард, С.А. Махортых, В.Н. Пойда, С.А. Прохоров, А.Ф. Романенко, В.П. Рыжов, Р.Х. Садыхов, Г.А. Сергеев, О.П. Ситников, А.М. Трахтман, М.П. Цапенко, П.М. Чеголин, В.М. Чернышов и другие ученые. Однако, в инженерной практике аппроксимационные методы промышленной диагностики не нашли должного распространения, в основном, по причине сложности и неустойчивости традиционных решений задач оценивания параметров нелинейных моделей и ограничений, накладываемых характером классических ортогональных базисов при построении моделей.
Учитывая это, следует признать актуальным дальнейшее развитие методов решения задач диагностики промышленного оборудования с использованием аппроксимационного подхода. Важным является построение новых, адекватных реальным техническим процессам базисных модельных систем и разработка устойчивых и простых в реализации алгоритмов оценивания характеристик диагностируемого оборудования.
Целью работы является разработка и исследование новых методов, алгоритмов и программных средств решения некорректных обратных задач в системах промышленного контроля и диагностики, основанных на принципах аппроксимации исследуемых зависимостей и их функциональных характеристик аналитическими моделями.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
– обзор и системный анализ типовых методов технической диагностики промышленных объектов;
– обзор и анализ методов решения обратных задач являющихся базовыми при осуществлении технической диагностики объектов;
– анализ, классификация и группировка моделей функциональных характеристик промышленных объектов и процессов;
– разработка методик выбора и реализации методов оценивания параметров моделей;
– исследование методов построения оптимальных методов построения ортогональных базисных систем;
– разработка алгоритмов оценивания параметров моделей.
Научная новизна:
1. На основе системного анализа типовых методов промышленной диагностики предложена новая классификация моделей диагностируемых сигналов и процессов, ориентированная на эффективное применение аппроксимационного подхода при решении обратных задач технической диагностики промышленных объектов;
2. Исследован метод формирования ортогональных полиномов на базе ряда дробно-рациональных функций, позволяющий, в отличие от существующих, синтезировать ортогональные базисные системы адекватные классу корреляционных и импульсных переходных функций реально осуществимых процессов;
3. Разработаны не имеющие известных аналогов методы параметрической оптимизации ортогональных базисов, сформированных на базе ряда дробно-рациональных функций, обеспечивающие реализацию адекватного модельного представления функциональных характеристик экспериментальных зависимостей;
4. Разработаны и исследованы новые алгоритмы решения задач промышленной диагностики на основе метода моментов, которые, в отличие от существующих, позволяют получать простые, статистически устойчивые решения в случае некорректных задач с моделями с нелинейными параметрами.
Практическая значимость результатов исследований заключается в возможности применения полученных методов при решении задач промышленной диагностики с использованием аппроксимационного подхода. Отдельные результаты могут быть использованы при чтении специальных курсов и подготовке учебных пособий.
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований обсуждались на различных конференциях, в том числе: конференция «Окружающая среда для нас и будущих поколений.» г. Самара 2004 год; конференция «Информационные, измерительные и управляющие системы» г.Самара 2005 год; конференция «Актуальные проблемы информационной безопасности при противодействии криминалу и терроризму. Теория и практика использования аппаратно-программных средств» г. Самара 2007 год; конференция «Нефтегазовые и химические технологии» г.Самара 2007 год; конференция «Перспективы развития информационных технологий» г.Новосибирск 2008 год; конференция «Математическое моделирование и краевые задачи» г.Самара 2004, 2007, 2008, 2009 годы; конференция «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании» г.Самара 2006, 2009 годы.
Публикации по результатам исследований. Основное содержание диссертации изложено в 14 публикациях, в том числе в 2 статьях в журналах рекомендованных ВАК, материалах и тезисах докладов 12 конференций.
Реализация результатов работы. Результаты, выводы и рекомендации работы использованы в учебном процессе ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», а также в ОАО «АВТОВАЗ» при разработке алгоритмического и программного обеспечения системы моделирования процессов смесеобразования и сгорания топлива в автомобильных двигателях.
На защиту выносятся:
– Классификация моделей, адекватных исследуемым процессам и явлениям при решении задач технической диагностики промышленных объектов.
– Метод формирования обобщенного класса ортогональных базисных систем на основе семейства дробно-рациональных параметрических функций.
– Методы и алгоритмы параметрической оптимизации базисных систем при аппроксимации сигналов и их функциональных характеристик ортогональными функциями и полиномами.
– Алгоритмы решения задачи оценки параметров распределения частиц в дисперсных средах на основе метода моментов на примере получения параметров распределения диаметров частиц в двухфазных дисперсных потоках.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка, включающего 118 наименований. Основная часть диссертации изложена на 155 с. машинописного текста, содержащего 21 рисунок, 15 таблиц.
![Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс]](/i/i/4381/168311.png "Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс] Ходеев Денис Владимирович")
