Датчики и системы, № 1, 2017

Sensors and Systems, N 1, 2017

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е  и  А Н Н О Т А Ц И И

C O N T E N T S  AND  A B S T R A C T S

 

 

ОБЗОРЫ

 

REVIEWS

 

 

 

Васильев С. Н., Кудинов Ю. И., Пащенко Ф. Ф., Дургарян И. С., Келина А. Ю., Кудинов И. Ю., Пащенко А. Ф.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И НЕЧЕТКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ. Ч. 1. НЕЧЕТКИЕ МОДЕЛИ, ЛОГИКО-ЛИНГВИСТИЧЕСКИЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ … 4

Аннотация: Обсуждаются проблемы интеллектуализации систем управления. Обоснована необходимость интеллектуализации широкого круга систем и методов управления. Рассмотрена иерархия уровней интеллектуального управления и дан сравнительный анализ различных средств искусственного интеллекта. Отмечена актуальность решения проблем автоматизации целеполагания в системах управления, а также интеллектуализации антропоцентрических систем, в том числе на основе нечеткой логики и прецедентных рассуждений по аналогии. В первой части обзора рассмотрены логико-лингвистические и аналитические нечеткие регуляторы на основе нечетких логик Заде, импликаций Момдани и Лукасевича. Дан обзор регуляторов типа Мамдани, регуляторов на основе TS-модели и нечетких регуляторов с компенсатором. Проанализированы условия оптимальности и устойчивости систем управления с нечеткими регуляторами.

Ключевые слова: интеллектуальное управление, логико-лингвистические регуляторы, условия устойчивости, регуляторы Мамдани и Сугено, TS-модель, функция принадлежности, фазификация, дефазификация.

 

Vassilyev S. N., Kudinov Y. I., Pashchenko F. F., Durgaryan I. S., Kelina A. Yu., Kudinov I. Yu., Pashchenko A. F.

INTELLIGENT CONTROL SYSTEMS AND FUZZY CONTROLLERS. PART 1. FUZZY MODELS, LOGICAL-LINGUISTIC AND ANALYTICAL REGULATORS4

Abstract: The problems of control systems intellectualization are observed. The necessity of intellectualization of a wide range of systems and control methods is proved. The hierarchy of levels of intellectual control observed and comparison analysis of different artificial intelligence devices given. Importance of target setting’s automation problems’ solving in control systems is pointed out, as well as intellectualization of anthropocentric systems, including the ones based on fuzzy logic and case-based reasoning. The logical-linguistic and analytical, fuzzy controllers are considered, based on fuzzy logics of Zadeh, implication of Momdani and Lukasiewicz. An overview of the Mamdani-type controllers, controllers based on TS-model is provided. The conditions of optimality and stability of control systems with Mamdani fuzzy controllers are analyzed. The Sugeno dynamic models and the ANFIS adaptive models and the methods of learning developed on the basis of fuzzy controllers are considered.

Keywords: intelligent control, logical-linguistic controllers, stability conditions, the Sugeno and Mamdani controllers, TS-model, membership function, fuzzification, defuzzification.

 

 

 

 

ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

 

THEORY AND CONSTRUCTION PRINCIPLES OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

 

 

 

Еремин Е. Л., Шеленок Е. А.

СИСТЕМА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ С ВХОДНЫМ НАСЫЩЕНИЕМ … 20

Аннотация: Рассмотрена задача децентрализованного адаптивного-периодического управления двухзвенным роботом-манипулятором, имеющим ограничения входных управляющих воздействий. Решение задачи базируется на использовании критерия гиперустойчивости, условий L-диссипативности и динамического фильтр-корректора. Приводятся результаты вычислительного эксперимента, наглядно иллюстрирующего качество работы построенной системы управления.

Ключевые слова: робот-манипулятор, входное насыщение, фильтр-корректор, критерий гиперустойчивости, децентрализованное управление, адаптивное управление, комбинированный алгоритм, априорная неопределенность.

 

Eremin E. L., Shelenok E. A.

DECENTRALIZED ADAPTIVE CONTROL SYSTEM FOR ROBOT MANIPULATOR WITH INPUT SATURATION20

Abstract: Article deal with the problem of decentralized adaptive-periodic control of 2-DOF robot manipulator with input actuators saturation. The problem solution is based on the use of hyperstability criterion, L-dissipativity conditions and dynamic filter-corrector. The results of computational experiments clearly illustrate the performance of the control system are presented.

Keywords: robot-manipulator, input saturation, filter-corrector, hyperstability criterion, decentralized control, adaptive control, combined algorithm, priory uncertainty.

 

 

Фархадов М. П., Смирнов В. А., Васьковский С. В., Абраменков А. Н.

СИСТЕМА АНАЛИЗА ЗВУКОВЫХ ПОТОКОВ С РАСПОЗНАВАНИЕМ СЛИТНОЙ РЕЧИ … 28

Аннотация: Рассмотрены основные концепции систем анализа звуковых потоков на основе распознавания ключевых слов для русского языка с применением распознавания слитной речи с большим словарем. Описаны основные алгоритмы и настройки системы, в том числе алгоритм вариации произношения и экспериментальные результаты из реальной жизни по данным телекомуникационных компаний. Описаны архитектура системы и пользовательского интерфейса. Система основана на платформе распознавания речи, языковых моделей и алгоритмов CMU Sphinx с открытым исходным кодом. Эффективное сочетание базовых статистических методов, обучающих данных из реального мира и широкое использование лингвистических знаний обеспечивает применимости системы для промышленного использования.

Ключевые слова: распознавание ключевых слов, распознавание слитной речи с большим словарем, лингвистические знания, комплекс анализа потоковых аудиоданных, глобальная система мониторинга информационного пространства.

 

Farkhadov M. P., Smirnov V. A., Vaskovsky S. V., Abramenkov A. N.

SYSTEM ANALYSIS OF AUDIO STREAMS WITH CONTINUOUS SPEECH RECOGNITION28

Abstract: In this paper we investigate the basic concepts of audio stream analysis systems based on keyword recognition for the Russian language; the systems utilize continuous speech recognition with a large vocabulary. The paper describes some basic algorithms and system settings, including variations of a pronunciation algorithm and real life experimental results, based on data provided by telecommunication companies. The architecture of the system and user interface are described. The system is based on a speech recognition platform, language models, and algorithms of CMU Sphinx open source system. The effective combination of basic statistical methods, training data from the real world, and the widespread use of linguistic knowledge makes the system applicable for industrial use.

Keywords: recognition, continuous speech recognition with a large vocabulary, linguistic knowledge, the complex analysis of streaming audio, the global information space monitoring system.

 

 

Суворов С. В.

КРИТЕРИИ c2 И ФИШЕРА В АЛГОРИТМАХ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛАБО КОНТРАСТНЫХ ОБЪЕКТОВ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ … 34

Аннотация: Применительно к сканирующей оптической системе проведено сравнение критериев c2 и Фишера для обнаружения объектов, слабо контрастных в инфракрасном диапазоне, при последовательном анализе поступающего сигнала. Предложен рекуррентный алгоритм обработки. Показано, что увеличение объема выборки, полученной в результате отклика объекта, улучшает характеристики обнаружения. Алгоритм позволяет получить дополнительный показатель в виде длительности обнаруженного отклика. При известных параметрах сканирующей системы и размерах объекта обнаружения это позволяет выявить некоторые виды помех. Подробно обозначены условия применения алгоритма. Порядок обработки выборочных значений рассмотрен на примере.

Ключевые слова: обнаружение, критерий c2, критерий Фишера, последовательный анализ, инфракрасный диапазон, рекуррентная обработка.

 

Suvorov S. V.

c2 AND FISHER CRITERIA IN ALGORITHMS OF A DETECTION OF LOW CONTRAST IMAGES IN INFRARED RANGE34

Abstract: A comparison of c2 and Fisher’s criteria relating to the scanning optical system in detection of objects weakly contrasted in the infrared range during the sequential analysis of the input signal is carried out. A recursion algorithm of processing is proposed. It is shown that the increase of the sample size, received as a result of the object response, improves the detection characteristics. The algorithm allows to form an additional index namely the duration of the detected response. With known scanning system parameters and dimensions of the detection object it becomes possible to reveal some types of interference. The conditions of algorithm implementation are denoted in detail. An example of the samples processing procedure is presented.

Keywords: detection, c2 criterion, Fisher criterion, sequential analysis, infrared range, recurrent processing.

 

 

 

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

 

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

 

 

 

Азарова В. В., Лобанов П. Ю., Мануйлович И. С., Сидорюк О. Е., Фокин В. В.

ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ИНТЕГРАЛЬНОГО РАССЕЯНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЗЕРКАЛ … 42

Аннотация: Представлены результаты работ по созданию установки для исследования зеркал лазерных гироскопов, которая позволяет в автоматическом режиме производить измерение коэффициентов интегрального рассеяния образцов на длине волны 633 нм вплоть до 2–3 ppm, оперативно анализировать пространственное распределение этого параметра по поверхности зеркала. Особое внимание уделено рассмотрению возможностей поляризационной модуляции излучения для расширения информативности анализа интерференционных тонкопленочных структур.

Ключевые слова: интерференционные зеркала, рассеяние, контроль, фотометрическая установка.

 

Azarova V. V., Lobanov P. Yu., Manuylovich I. S., Sidoryuk O. E., Fokin V. V.

PHOTOMETRY OF INTEGRAL SCATTERING FOR QUALITY ASSESSMENT OF INTERFERENCE MIRRORS42

Abstract: The article presents the results of work on setup creation for the study of laser gyroscopes mirrors, which allows automatic measuring of the samples’ integral scattering up to 2–3 ppm at a wavelength of 633 nm, quickly analyzing the spatial distribution of this parameter on the mirror surface. Particular attention is paid to the radiation polarizing modulation for expansion of informative analysis of interference thin film structures.

Keywords: interference mirrors, scattering, quality assessment, photometric setup.

 

 

Беляев М. М., Касимов А. М., Попов А. И.

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ … 49

Аннотация: Предложен метод частотного преобразования физических величин пневматической измерительной замкнутой системой с линейным выходом по частоте, в которой прямая цепь может содержать нелинейный элемент. Многокаскадный струйный генератор позволяет распараллелить цепь обратной связи и увеличить диапазон частотно- аналогового преобразования.

Ключевые слова: частота, струйный генератор, измерение, ускорение, интегратор, импульсатор, струйный частотно-аналоговый преобразователь.

 

Belyaev M. M., Kasimov A. M., Popov A. I.

PNEUMATIC MEASURING PHYSICAL PARAMETERS WITH FREQUENCY OUTPUT49

Abstract: The method of physical quantities frequency conversion in measuring closed-loop pneumatic system with linear output frequency, with straight chain containing a nonlinear element is proposed. Multi-jet generator allows us to parallelize the feedback circuit to increase the range of the frequency to analog conversion.

Keywords: frequency, generator, jet, measurement, acceleration, integrator, impostor, fluidic frequency-to-analog converter.

 

 

Акулов В. В.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДЛЯ АНАЛИЗА ОШИБОК В ЦИФРОВЫХ КАНАЛАХ СВЯЗИ … 57

Аннотация: Предложены методики проектирования и расчета параметров по заданным требованиям к генераторам псевдослучайных последовательностей для анализаторов ошибок цифровых каналов связи на основе системы синхронизации псевдослучайных последовательностей.

Ключевые слова: система синхронизации, псевдослучайная последовательность, коэффициент ошибок, цифровой канал связи.

 

Akulov V. V.

THE DESIGNING OF THE PRS-GENERATORS FOR THE ERROR ANALYZE IN DIGITAL CONNECTION CHANNELS57

Abstract: The parameters calculation techniques and the design corresponding with the set of requirements are proposed for the pseudo random sequences generators as a digital connection channels error analyzers based on the pseudo random sequences synchronization system.

Keywords: synchronization system, pseudo random sequence, error coefficient, digital connection channel.

 

 

Ивашин А. Ф., Попов И. А.

ДАТЧИК НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОБЪЕКТОВ … 63

Аннотация: Рассмотрено применение тестового метода повышения точности измерений нестационарных перемещений электропроводящих объектов, обеспечивающего коррекцию погрешности вихретокового преобразователя. Приведена конструкция датчика, структура измерительного канала, тестовый алгоритм и результаты экспериментальных исследований.

Ключевые слова: перемещение, вихретоковый преобразователь, тестовый метод повышения точности измерений.

 

Ivashin A. F., Popov I. A.

UNSTEADY DISPLACEMENT OF ELECTRICALLY CONDUCTIVE OBJECTS TRANSDUCER63

Abstract: The implementation of a test method is considered to improve the accuracy of measurements by the eddy current displacement transducers. Tests provide measurement error correction of unsteady displacement of electrically conductive objects. The design of the sensor, measuring channel structure, the test algorithm and experimental results are shown.

Keywords: displacement, eddy current probes, test method for improving the accuracy of measurements.

 

 

Совлуков А. С.

РАДИОЧАСТОТНАЯ УРОВНЕМЕТРИЯ ЖИДКОСТЕЙ В ЕМКОСТЯХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕСТОВОГО МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ … 67

Аннотация: Рассмотрен радиочастотный метод определения уровня жидкости в емкости, характеризуемый инвариантностью к электрофизическим параметрам контролируемой жидкости при всех возможных значениях уровня жидкости. Реализация метода осуществима с применением двух отрезков длинной линии с оконечными горизонтальными участками и организацией на их основе двух измерительных каналов.

Ключевые слова: измерение, жидкость, уровень, емкость, радиочастотный.

 

Sovlukov A. S.

RADIOFREQUENCY MEASUREMENTS OF LIQUID LEVEL IN TANKS APPLYING TEST METHOD FOR ACCURACY IMPROVEMENT67

Abstract: Radiofrequency method for determination of liquid level in a tank is considered. The method is independent on electromagnetic parameters of a monitored liquid at all values of its level. Realization of the method is based on application of two TEM transmission line sections with horizontal end sections. Two measuring channels are organized using these TEM transmission line sections.

Keywords: measurement, liquid, level, tank, radiofrequency.