Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОМЕХ, НЕ КОРРЕЛИРОВАННЫХ С ВХОДНЫМ СИГНАЛОМ

Гарькина И.А. 1 Данилов А.М. 1 Дулатов Р.Л. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»
Рассматривается ретроспективный анализ помех и их локализация по данным нормального функционирования человеко-машинной системы. Определяются статистические характеристики помехи, в том числе математическое ожидание и корреляционная функция. Предполагаются известными: импульсная переходная функция всей системы; импульсная переходная функция части объекта регулирования, где действием помех можно пренебречь; импульсная переходная функция объекта по отношению к помехе; импульсная переходная функция обратной связи. Приводятся методики для определения локализации помехи и их характеристик в приложении к разработке авиационных тренажеров. Предлагается алгоритм для определения характеристик помехи. Он включает определение ряда передаточных функций по уравнениям динамики, по которым находятся спектральные плотности помехи в различных узловых точках. Методика апробирована при разработке конкретных эргатических систем.
тренажеры транспортных систем
методы идентификации помех
локализациия помех
структурные схемы
эргатические системы
1. Авиационные тренажеры модульной архитектуры : монография / под редакцией Лапшина Э.В., д.т.н., проф. Данилова А.М. – Пенза : ИИЦ ПГУ, 2005. – 146 с.
2. Будылина Е.А., Гарькина И.А., Данилов А.М. Моделирование с позиций управления в технических системах // Региональная архитектура и строительство. – 2013. – № 2. – С. 138-142.
3. Будылина Е.А., Гарькина И.А., Данилов А.М. Приближенные методы декомпозиции при настройке имитаторов динамических систем // Региональная архитектура и строительство. – 2013. – № 3. – С. 150-156.
4. Гарькина И.А., Данилов А.М. Формализованная оценка качества сложных систем: состояние и перспективы // Региональная архитектура и строительство. – 2012. – № 2. – С. 34-37.
5. Гарькина И.А., Данилов А.М., Домке Э.Р. Математическое моделирование управляющих воздействий оператора в эргатической системе // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). – 2011. – № 2. – С. 18-23.
6. Гарькина И.А., Данилов А.М., Пылайкин С.А.Транспортные эргатические системы: информационные модели и управление // Мир транспорта и технологических машин. – 2013. – № 1 (40). – С. 113-120.
7. Гарькина И.А., Данилов А.М., Хнаев О.А. Управление качеством динамической системы: селекция информативных сигналов // Региональная архитектура и строительство. – 2013. – № 1. – С. 137-141.
8. Гарькина И.А., Данилов А.М., Юрков Н.К. Системный подход к идентификации и управлению качеством, пример реализации // Проектирование и технология электронных средств. – 2009. – № 4. – С. 41-46.
9. Данилов А.М., Лапшин Э.В., Беликов Г.Г., Лебедев В.Б. Методологические принципы организации многопотоковой обработки данных с распараллеливанием вычислительных процессов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2011. – № 4. – С. 26-34.
10. Andreev A.N., Danilov A.M., Klyuev B.V., Lapshin E.V., Blinov A.V., Yurkov N.K. Information models for designing conceptual broad-profile flight simulators // Measurement Techniques. August 2000. – Vol. 43. - Issue 8. – P. 667-672.

При разработке комплексов для подготовки оператора транспортных человеко-машинных систем одной из актуальных задач является определение характеристик внутренних помех и их локализации [2; 4; 6-8]. Рассмотрим нестационарную систему, замкнутую обратной связью и имеющую внутреннюю помеху (рис. 1).

Рис. 1. Замкнутая система с помехой.

В режиме функционирования производятся измерения и; можно считать известными математические ожидания и корреляционные функции , . Пусть далее известны:

- импульсная переходная функция всей системы ;

- импульсная переходная функция части объекта регулирования, где действием помех можно пренебречь;

- импульсная переходная функция объекта по отношению к помехе;

- импульсная переходная функция обратной связи.

Требуется определить статистические характеристики помехи , . Можно показать, что для стационарных систем, если помеху привести к выходу системы (), то среднее значение стационарной помехи, приведенной к выходу

,

.

В случае необходимости могут быть найдены спектральные характеристики приведенной помехи. В частности, спектральная плотность вычисляется по формуле:

,

где - частотная характеристика системы, соответствующая импульсной переходной функции .

При приведении помехи к выходу рассматриваемую структурную схему можно изобразить в виде, приведенном на рис. 2.

Рис. 2. Преобразованная структурная схема.

Справедливо

(знания , , для отыскания корреляционной функции помехи, приведенной к выходу системы, не требуется).

Часто знания статистических характеристик приведенной помехи может оказаться недостаточным, и необходимо выявить место ее возникновения, то есть возникает задача структурной локализации помехи. В общем случае задача сводится к отысканию импульсных переходных функций и звеньев системы. А именно, требуется определить такую функцию части функционирующей системы, которая максимально подавляет помеху, а также функцию , которая, наоборот, максимально пропускает ее. В связи с этим структурную локализацию помехи целесообразно производить последовательным переносом через звенья системы против хода сигнала ошибки, определяя характеристики помехи в каждой узловой точке структурной схемы исследуемой системы. Необходимо исходить из априорных данных о системе, задаваясь импульсными переходными функциями , ее звеньев, сохраняя условия:

,

.

Определим статистические характеристики помехи в узловой точке структурной схемы (рис. 3).

Рис. 3. К определению статистических характеристик помехи.

Для системы с постоянными параметрами, внутренние помехи в которых стационарны, можно записать выражение, справедливое для установившегося режима:

,

,

- спектральная плотность помехи.

Рассмотрим приложение указанных методик к разработке авиационных тренажеров [1; 3; 5; 9; 10]. Примем:

- передаточные функции

, ;

- статистические характеристики возмущения

,;

- статистические характеристики выходной координаты

, .

Предполагалась справедливость гипотезы о некоррелированности внутренней помехи и входного сигнала системы (входной сигнал (или возмущение) регистрируется).

Требуется найти статистические характеристики .

Схему на рис. 1 преобразуем в схему на рис. 3. При получим

,

где

, ,

, ,

,

,

,

,.

Спектральная плотность помехи определится в виде

.

Таким образом, получили нижеприводимый алгоритм для определения характеристик помехи.

1. Из уравнения динамики определяются передаточные функции

,, .

2. Определяется спектральная плотность помехи

,

изменяя узловые точки.

Замечания. и определяются по уравнениям движения; , аппроксимируются аналитическими выражениями.

Рецензенты:

Родионов Ю.В., д.т.н., профессор, декан автомобильно-дорожного института ПГУАС, заведующий кафедрой «Эксплуатация автомобильного транспорта», г. Пенза;

Кошев А.Н., д.х.н., профессор, профессор кафедры «Информационно-вычислительные системы» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, г. Пенза.


Библиографическая ссылка

Гарькина И.А., Данилов А.М., Дулатов Р.Л. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОМЕХ, НЕ КОРРЕЛИРОВАННЫХ С ВХОДНЫМ СИГНАЛОМ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=17837 (дата обращения: 16.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074