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.,
INTELLIGENT CONTROL SYSTEMS AND
FUZZY CONTROLLERS.
PART 1. FUZZY MODELS, LOGICAL-LINGUISTIC AND
ANALYTICAL REGULATORS … 4
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 SATURATION … 20
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 RECOGNITION … 28
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
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 MIRRORS … 42
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 OUTPUT … 49
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 CHANNELS … 57
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
UNSTEADY DISPLACEMENT OF ELECTRICALLY
CONDUCTIVE OBJECTS TRANSDUCER … 63
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 IMPROVEMENT … 67
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.