Т.А. Шведчикова, О.В. Воркунов,
(КГЭУ, г. Казань)
А.Н. Тюрин,
(ОАО « Татэлектромонтаж»)
Изучение воздействия ветрового потока на высотные здания, необходимо как для определения нагрузок на ограждающие конструкции, так и для учета его влияния на воздухообмен помещений. Для последнего нужен учет не только существующего воздушного режима, но и специфика конструкции системы отопления. В настоящее время существует ряд специальных инженерных методик, однако вследствие того, что здания имеют различную геометрическую форму, которые кроме влияния собственной структуры ветра, подвержены еще влиянию вторичных струйно-вихревых течений, образующихся под влиянием близлежащих построек, неровностей рельефа местности и т. д., уже недостаточно ограничиваться существующими решениями. Здесь необходим индивидуальный подход к каждому объекту.
В последнее время все более широкое применение находят универсальные компьютерные CFD-пакеты (FLUENT, ANSYS, PHOENICS и др.), основанные на численном решении систем уравнений, отражающих общие законы механики сплошной среды и предназначенные для решения широкого круга задач прикладной аэрогидродинамики и тепомассообмена. Применение подобных пакетов только начинается, поскольку они очень сложны и для их эффективного использования требуется опыт и высокая квалификация.
Нами для решения поставленной задачи был выбран программный комплекс PHOENICS, в котором была построена математическая модель реального здания с близлежащими постройками и определены суммарные аэродинамические нагрузки, действующие на здание при четырех (основных) направлениях ветра. В качестве такого здания был выбран комплекс Казанского государственного энергетического университета. Также внутри здания были проведены экспериментальные исследования и построена зависимость результирующей температуры помещения от высоты, при скорости ветра 9м/с и температуры наружного воздуха -14 °С. Данные исследования показали, зависимость результирующей температуры помещения от этажности.
Т.о., применение методов математического (компьютерного) моделирования совместно с существующими методиками инженерных расчетов и экспериментальными измерениями способствует формированию нового подхода к проектированию зданий и сооружений для обеспечения наилучших комфортных условий пребывания людей и ведения различных технологических процессов.

М.И. Загриев, И.Г. Ахмадуллин, О.В. Воркунов,
(КГЭУ, г. Казань)

В последнее время, часто возникает проблема сбора, обработки и визуализации измерительных процессов. Как правило, для этих целей широко используются специализированные микроконтроллеры или компьютеры. Компьютер имеет преимущество в тех отраслях, когда кроме измерения, требуется еще и анализ полученных данных. Например, проведение статистического анализа по результатам обследования. Однако при сопряжении компьютера с измерительными преобразователями разработчикам часто приходится реализовывать процедуру по представлению данных. Практически в каждой подобной программе присутствует вывод данных в графическом и цифровом представлении, сохранение данных и графиков в файл и т.п. Использование современного программного комплекса для автоматизации данных процедур, позволило бы значительно сократить время, облегчить разработку и как следствие этого сократить стоимость подобных приложений. Для этой цели был выбран программный комплекс Lab View. В этом комплексе содержится большой набор уже готовых процедур, например вывод, масштабирование и сохранение графических изображений с помощью готового виртуального прибора (Waveform Graph), а благодаря тому что созданный в программной среде Lab View любой прибор может быть сохранен в виде рабочего приложения работающего отдельно от среды разработки, делает ее удобным инструментом.
С помощью программного комплекса LabView был создан прибор для измерения температуры, работающей по однопроводному протоколу Micro LAN. Основные характеристики данного протокола: передача данных осуществляется по одному проводу; максимальная протяженность линии - 300 м, максимальное количество датчиков (без использования адресуемых ключей) - 142, скорость передачи информации 16 кбит/с. В качестве температурного датчика был выбран датчик температуры DS18S20, основные характеристики которого следующие: напряжение питания 3-5,5 В, погрешность измерения 0,5 °С, рабочий диапазон температур -55 до +125 °С. Датчик включаются в последовательный порт компьютера по интерфейсу RS232 через специальный адаптер DS9097U. Данная задача потребовала изучения физического, сетевого и транспортного уровня протокола MicroLAN, а также принципа работы адаптера DS9097U и реализация их с помощью команд и виртуальных инструментов программного комплекса Lab View.
Таким образом, применение современных измерительных комплексов позволяет частично автоматизировать и сократить время на разработку программного обеспечения для визуализации измерительных процессов.

М.А. Алашеев, В.Л. Лясковский,
(ЗАО «НТЦ ЭЛИНС»)
О.Г. Морозов,
(КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань)
В.Н. Потапов,
(Федеральное агентство по государственным резервам)
В настоящее время одним из основных направлений совершенствования управления в различных сферах человеческой деятельности является внедрение информационных технологий, позволяющих повысить качество процессов сбора, обработки, хранения и передачи информации [1].
До настоящего времени при функционировании иерархических систем организационного управления было характерным сочетание децентрализованной обработки информации и распределенность ее хранения. Развитие средств автоматизации и телекоммуникации, создание глобальных информационных систем существенно изменили процессы сбора, хранения, представления и обработки информации. Современная стадия развития информационных технологий характеризуется переносом акцента от автономной обработки информации к интегрированной, обеспечивающей пользователю свободный доступ к различным информационным ресурсам с учетом требований к их безопасности.
Обоснование и выбор общесистемных решений по созданию и оснащению интегрированных автоматизированных систем организационного управления (ИАСОУ) является сложной научно-технической проблемой, не имеющей до настоящего времени однозначного решения. Это связано, в первую очередь, с необходимостью учета при постановке и решении указанной проблемы значительного числа разноплановых факторов и параметров организационного, финансово-экономического, научно-технического, технологического, нормативного и производственного характера. Также при формировании перспективных планов создания и оснащения ИАСОУ необходимо рассматривать различные временные (плановые) периоды прогноза, что приводит к значительной неопределенности при оценке прогнозных параметров ИАСОУ.
В связи с указанным, в настоящее время выбор решений по созданию и оснащению ИАСОУ осуществляется, в основном, экспертным путем на основе использования квалификации и опыта значительного количества специалистов указанных выше субъектов формирования плана и реализации процесса создания (развития) ИАСОУ.
В наиболее общем виде вербальная постановка проблемы обоснования рационального варианта создания (развития) ИАСОУ имеет следующий вид:
Дано:
1. Организационно-штатная структура реально существующей системы организационного управления.
2. Параметры оснащенности объектов существующей системы управления средствами автоматизации.
3. Временные параметры плановых периодов создания и оснащения ИАСОУ.
4. Планируемые объемы финансирования работ по созданию и оснащению ИАСОУ на плановых периодах.
5. Требования к автоматизации процессов, функций и задач (ПФЗ) для каждого объекта на рассматриваемые плановые периоды.
Необходимо определить:
1. Сроки продления и снятия существующих средств автоматизации с эксплуатации (с учетом демонтажа) и, соответственно, оснащения объектов новыми средствами автоматизации (по которым на рассматриваемый плановый период осуществляются серийные поставки) или перспективными средствами автоматизации (находящимися на рассматриваемый плановый период на этапах НИОКР).
2. Очереди создания и оснащения ИАСОУ (включая перечни и параметры новых и перспективных средств автоматизации, перечни и параметры инженерных сооружений, подлежащих строительству или реконструкции), взаимоувязанные с перспективными планами НИОКР и серийных поставок (в том числе с временными и стоимостными параметрами плановых периодов создания и оснащения ИАСОУ).
Для решения поставленной проблемы обоснования рационального варианта создания ИАСОУ необходимо разработать систему методов и методик, которая должна включать следующие основные составляющие:
1. Методический аппарат формирования взаимоувязанной системы исходных данных для обоснования рационального варианта создания ИАСОУ.
2. Методический аппарат оценки эффективности реализации ПФЗ при создании ИАСОУ
Методический аппарат оценки и оптимизации стоимостных и временных параметров создания средств автоматизации (в том числе методику оценки стоимостных параметров создания средств автоматизации, методику оценки временных параметров процесса создания средств автоматизации, методику оптимизации стоимостных параметров создания средств автоматизации, методику оптимизации временных параметров процесса создания средств автоматизации).
4. Методический аппарат обоснования очередей создания ИАСОУ в условиях временных, стоимостных и технологических ограничений (в том числе методику обоснования структуры ИАСОУ для различных плановых периодов, методику обоснования очередности реализации ПФЗ для ИАСОУ на различных плановых периодах).
Сущность предлагаемой системы методов и методик состоит в итерационном приближении к искомому рациональному варианту создания ИАСОУ, при этом на каждой итерации осуществляется корректировка принятых ранее решений по созданию ИАСОУ.
Таким образом, предлагаемый методический подход позволяет обосновать рациональный вариант создания ИАСОУ, включающий в свой состав предложения по: составу предприятий промышленности для выполнения НИОКР, серийных поставок, ремонта и утилизации средств автоматизации; очередности создания ИАСОУ в условиях временных, стоимостных и технологических ограничений; формированию планов выполнения НИОКР, серийных поставок, сопровождения эксплуатации и утилизации средств автоматизации ИАСОУ в условиях временных, стоимостных и технологических ограничений.
Проблема обоснования рационального варианта создания (развития) ИАСОУ в настоящее время еще далека от решения и требует проведения серьезных теоретических исследований. При этом предлагаемый методический подход может стать основой для дальнейшего развития научно-методического аппарата создания ИАСОУ.
Список литературы
1. Вилъшанский Г. С. Системотехника (введение в проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления). М.: ИЧП Фирма «Рича», 2003. 634 с.

М.В. Никандров, Л.А. Славутский
(Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова,
г. Чебоксары)
Энергосбережение, энергоэффективность, оптимальное использование производственных мощностей и природных ресурсов стали ключевыми направлениями развития современного предприятия. Один из способов повышения энергоэффективности предприятия - создание автоматизированных информационно-измерительных систем (ИИС) водо- и теплоснабжения. Экономия энергоресурсов происходит за счет более эффективного использования ресурсов, оперативного обнаружения и локализации аварийных ситуаций. Для контроля расхода и учета воды и теплоносителя с 60-х годов прошлого века в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры. Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: малое или полное отсутствие гидравлического сопротивления, надежность (так как нет подвижных механических элементов), высокая точность, быстродействие, помехозащищенность - определили их широкое распространение. Существуют три основные методики определения расхода жидкости при помощи ультразвука: времяимпульсный метод, доплеровские измерения, метод сноса ультразвукового сигнала (корреляционные). Времяимпульсный метод - очень распространен, прост по сути, но сложен в реализации, так как требуется измерять с высокой точностью малые промежутки времени. Доплеровские измерения просты в реализации, но обладают меньшей точностью, зависят от характеристик жидкости и наличия фазовых включений для отражения ультразвукового сигнала.
Нами показано, что применение спектральных методов обработки ультразвуковых сигналов для импульсных и доплеровских измерений с использованием современных быстродействующих микропроцессорных средств, может уменьшить статистическую погрешность измерения расхода жидкости и расширить функциональные возможности ультразвуковых расходомеров. Кроме того, позволяет определять расход жидкости в частично заполненных трубопроводах и каналах.
На основе экспериментальных и теоретических исследований показано, что спектральный анализ импульсных ультразвуковых сигналов позволяет увеличить точность измерения расхода жидкости и контролировать профиль скорости потока жидкости в трубопроводе. Дано математическое описание задачи реконструкции полей скоростей звука с и течения v по данным акустических измерений. Эта задача относится к обратным задачам математической физики. В случае медленных течений возможно приближенное решение задачи с помощью линейной инверсии, но для струйных течений такая линеаризация может оказаться недопустимой. Другой подход, который и развивается нами, состоит в том, чтобы обобщить некоторые из результатов, полученных для неподвижной среды при помощи Абелевой инверсии, на рассматриваемый случай среды с течением. Задача рассмотрена в модовой постановке, а именно, когда из эксперимента известны частотные зависимости распространяющихся сигналов. По характеристикам спектров ультразвукового сигнала (положения характерных максимумов) восстанавливается информация о профиле скорости потока жидкости и расход жидкости. Таким образом, профиль скорости потока жидкости может быть восстановлен по частотным характеристикам ультразвукового сигнала, регистрируемого в фиксированной точке волновода [1]. При этом интерференционные биения между модами могут быть зарегистрированы на границе волновода, т.е. на основе полученных результатов может быть разработан накладной ультразвуковой расходомер, позволяющий оценивать не только интегральный расход жидкости, но и профиль потока, который определяется вязкостью жидкости и свойствами стенок волновода. Особую задачу представляет контроль открытого потока в частично заполненном трубопроводе или канале. В этом случае для точного определения расхода необходимо контролировать как профиль скорости потока, так и его глубину. Доплеровский контроль основывается на рассеянии ультразвуковых сигналов на фазовых включениях, концентрация и физические параметры которых значительно варьируются и сильно влияют на точность измерений. Связь между расходом и доплеровским сдвигом нелинейна вследствие изменения глубины и неоднородности потока. Комплексные (импульсный и доплеровских) измерения, позволяют оценить зависимость ультразвуковых сигналов от профиля скорости потока, его глубины и характеристик фазовых включений. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами численного моделирования [2]. Спектральный анализ доплеровских сигналов позволяет учесть влияние профиля потока жидкости и амплитудной модуляции сигналов, уменьшить статистическую погрешность измерений, дает возможность комплексного использования в информационно-измерительных системах водо- и теплоснабжения для контроля неоднородных потоков жидкости [3], как в напорных, так и частично заполненных трубопроводах (каналах и сточных коллекторах).
Разработка новых спектральных методов обработки сигналов в ультразвуковой расходометрии и их применение в комплексах водо- и теплоснабжения позволяет расширить функциональные возможности, увеличить точность ультразвуковых расходомеров и повысить эффективность измерительных систем на их основе.
Список литературы
1. Никандров М.В. Контроль профиля потока жидкости по модовой структуре ультразвукового сигнала. / Славутский Л. А., Турханов Д. Б. // Электронный журнал «Техническая акустика» . 2003, 17.
2. Никандров М.В. Уменьшение статистической погрешности доплеровского расходомера при спектральной обработке ультразвукового сигнала / Л.А Славутский // Энергосбережение и Водоподготовка, №6(44)/2006, Москва: 2006 г.
Никандров М.В. Автоматизированная система учета тепловой энергии и теплоносителя на основе ультразвуковой расходометрии / М.В. Александров, Л.А. Славутский, Ф.Ф. Школьник. // Труды академии электротехнических наук Чувашской Республики. Чебоксары: Изд-во ЧувГУ. 2005. 59-62 С.

А.В. Баштанар, А.А. Николаев, Л.А. Славутский,
(Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, СКБ ПСИС, г. Чебоксары)

Работа посвящена беспроводным системам управления теплоэнергетическими объектами. Специфика таких объектов состоит в наличии большого количества разнесенных в пространстве датчиков, регулирующих органов и запорной арматуры. Вести сигнальный провод к каждому из них крайне неэффективно, поэтому эффективным оказывается использование беспроводной вычислительной сети (WPAN) малого радиуса действия.
Стандарт IEEE 802.15.4 (ZigBee) выработан для низкоскоростных сетей. Возможность работы сети на любом из 16 выделенных каналов полностью исключает интерференцию сигналов между соседними системами, а использование 16 битной адресации допускает построение сети практически любой сложности с любым необходимым числом модулей. Максимальная скорость передачи, равная 250 Кбит/с, достигается в диапазоне 2,4 ГГц (16 каналов с полосой 5 МГц, с возможностью одновременной работы на всех каналах). При этом физический уровень интерфейса использует квадратичную фазовую модуляцию со смещением (О-OPSK) [1, 2].
В процессе разработки модулей распределенной системы управления возникают проблемы, связанные с распространением электромагнитных волн дециметрового диапазона. Условия беспроводной связи при этом зависят от электромагнитных свойств стен, потолка, пола и
размещенного в помещении оборудования. В частности, изменчивость сигнала существенно зависит от его поляризации и импеданса отражающей поверхности [3].
Доклад посвящен анализу экспериментальных результатов, полученных авторами при изучении изменчивости уровня радиосигнала в офисных и производственных помещениях. Обнаружено что флуктуации сигнала зависят от работающего в помещении электротехнического оборудования и перемещения людей.
Если беспроводная связь осуществляется между отдельными модулями, находящимися в разных шкафах, то окна из непроводящего материала в стенках шкафа являются элементарными электромагнитными излучателями, и уровни сигналов зависят как от формы, так и диэлектрических свойств материала окна. В зависимости от выбора типа антенн, мощности передатчика и поляризации излучения изменчивость уровня радиосигналов достигала 20-25 дБ.
В докладе обсуждаются возможности контроля электромагнитных характеристик элементов производственных помещений, оказывающих влияние на распространение электромагнитных волн.
Список литературы
1. Панфилов Д., Соколов М. Введение в беспроводную технологию ZigBee стандарта 802.15.4.// Электронные компоненты, № 12,2004, с.73-79.
2. Соколов М. Программно-аппаратное обеспечение беспроводных сетей на основе технологии ZigBee/802.15.4.// Электронные компоненты, №12, 2004, с.80-87.
Баштанар А.В., Иванов Л.А., Муллин С.И., Николаев А.А., Славутский Л.А., Чумычкин В.А. Передача информации по радиоканалу в беспроводных системах управления энергетическими объектами.// Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике. Материалы VI Всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 2006, с. 330-335.

И.К. Никифоров,
(Чувашский государственный университет им. NN. Ульянова,
г. Чебоксары)
Современные тенденции развития кибернетики заключаются в «биологизации» и гибридизации. Под биологизацией понимают пост роение и исследование моделей поведения сложных объектов и способов управления ими на основе имитации механизмов, реализованных Природой в живых существах. Гибридизация состоит в совместном применении различных методов и моделей для обработки информации об одном и том же объекте [1]. Используемые в рамках этого направления нейронные сети (НС), в качестве прототипа которых используются структуры и механизмы функционирования биологических нервных систем, все чаще начинают рассматриваться в качестве методологического базиса для создания технических устройств параллельной обработки информации.
Проблему управления различными техническим устройствами, в условиях неопределенности и возможность ее решения, рассматривают в применении новых информационных технологий. Одним из направлений в информационных технологиях являются интеллектуальные средства обработки информации, основным базисом которых являются различные топологии НС.
В целом, НС играет роль универсального аппроксиматора функции от нескольких переменных, реализуя нелинейную функцию у =f(х), где х - входной вектор, а у - реализация векторной функции. Постановка задач распознавания и классификации образов, идентификации, управления и ассоциации могут быть сведены именно к такому универсальному аппроксимирующему представлению.
По теории и применению НС и нейрокомпьютеров (нейросетевые технологии) имеется огромное число публикаций как российских, так и зарубежных специалистов, например [3-8].
Появление пакетов математического моделирования (MATLAB. Statsoft и др.) в 80-ых г.г. позволили сосредоточиться на вопросах непосредственного применения НС и освободиться от необходимости построения собственно НС и доказательства их корректности, стабильности и работоспособности для всех условий решаемых задач. Происходило дальнейшее развитие нейровычислительных систем на основе:
а) программной эмуляции нейросетевых алгоритмов с применением стандартных ПЭВМ и пакета прикладных программ (ПП11) моделирования НС (нейропакеты):
b) программно-аппаратной эмуляции НС, реализованные с применением стандартных ПЭВМ с подключаемой аппаратной платой содержащей нейросетевой блок (нейроплаты), выполняющий типовые нейрооперации (взвешенное суммирование и нелинейное преобразование) и управляющим ППП на программном уровне;
c) аппаратной реализации НС. Элементной базой таких систем являются специализированные контроллеры, программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), цифровые сигнальные процессоры (ЦСП) и специализированные микросхемы сверхбольшой степени интеграции (СБИС), содержащие внутри группу нейроподобных вычислительных элементов (нейрочипы). К аппаратной реализации относят и нейрокомпьютеры, реализованные на аппаратной платформе в виде функционально законченных вычислительных устройств (все операции выполняются в нейросетевом логическом базисе) [2].
В настоящее время наиболее актуальны следующие задачи, требующие предварительной разработки и производства нейрочипов и супернейрокомпьютеров на их основе: обработка космических изображений; управление иерархическими динамическими системами; исследование генома человека; решение специальных систем дифференциальных уравнений в частных производных [6].
На основании вышеизложенного, можно утверждать, что нейросетевые технологии являются одной из наиболее динамично развивающихся областей искусственного интеллекта. Основными преимуществами, обеспечившими применение НС как методологического базиса решения сложных задач (в условиях неопределенности и изменчивости параметров технических, устройств под воздействием различных факторов), являются:
- большинство топологий НС представляют собой соединенные в сеть однотипные нейроподобные вычислительные элементы (специализированные СБИС - нейрочипы), отсюда соответствие современным и перспективным технологиям;
- отказоустойчивость в смысле монотонного, а не катастрофического изменения качества решения задачи в зависимости от числа вышедших из строя элементов;
- адаптивная структура, которая получает информацию, обучается и фиксирует полезные связи в сложном взаимодействии входной и выходной информации, при этом гибкость преобразования регулируется числом нейронов и слоев сети, и типом связей между ними:
- возможность обобщать и обрабатывать неполные или зашумленные данные;
- инвариантность методов синтеза НС к размерности пространства признаков.
Выводы:
1) нейросетевые технологии являются одной из наиболее динамично развивающихся областей искусственного интеллекта, и одним из перспективных направлений современных информационных технологий;
2) в настоящее время технические устройства параллельной обработки информации все чаще выполняют на нейросетевом базисе;
3) одним из перспективных направлений в создании интеллектуальных систем управления и принятия решений в нестандартных и плохо формализованных задачах является аппаратная реализация НС.
Список литературы
1. Оссовский С. Нейронные сети для обработки информации. Пер. с польского И.Д. Рудинского. М.: Финансы и статистика, 2002. 344 с.
2. http://neurnews.iu4.bmstu.ru "Новости с Российского рынка нейрокомпьютеров".
3.Хайкин С. Нейронные сети: полный курс, 2-е изд., испр. /Пер. с англ. М.: ООО «И.Д. Вильямc», 2006. 1104 с.
4. Нейрокомпьютеры в авиации (самолеты) /Под ред. В.И. Васильева, Б.Г. Ильясова, С.Т. Кусимова. Кн. 14: Учеб. пособие для вузов. М.: Радиотехника, 2003. 496 с.
5. Нейрокомпьютеры в космической технике / В.В. Ефимов и др.; Под ред. А.И. Галушкина. М.: Радиотехника, 2004. 320 с.
6. Галушкин A.M. Нейрокомпьютеры и их применение на рубеже тысячелетий в Китае. В 2-х томах. М: Горячая линия – Телеком, 2004. (Т.1-367 с, Т.2-464 с.)
7. Харламов А.А. Нейросетевая технология представления и обработки информации (естественное представление знаний). М.: Радиотехника, 2006. 188 с.
8. Абовский Н.П. Нейроуправляемые конструкции и системы. М.: Радиотехника, 2003. 368 с.

П.В. Пакшин,
(Арзамасский политехнический институт (филиал НГТУ),
г. Арзамас)
Исследование систем с неопределенными параметрами является одним из центральных направлений современной теории управления и составляет предмет интенсивно развивающейся теории робастной устойчивости и управления [1]. В этой теории существует разные подходы к построению моделей неопределенностей. Для линейных систем широкое распространение получили аффинные и политопные модели, которые позволяют привлечь эффективный аппарат полуопределенного программирования, в частности линейных матричных неравенств [1, 2].
В то же время эти модели обладают тем существенным недостатком, что порядок системы неравенств, которую необходимо решать для анализа устойчивости или синтеза стабилизирующего управления пропорционален n2N где п - порядок системы. N - число неопределенных параметров. Ясно, что для реальных систем даже при наличии хорошей вычислительной базы и программного обеспечения подобные задачи остаются трудоемкими для исследователей и совсем не привлекательными для инженеров, занятых конкретным проектированием. Кроме того, неясным остается вопрос о том, как влияют возможные вариации самого закона управления на свойства системы.
В [3] был предложен подход к исследованию робастности, основанный на построении стохастической системы с мультипликативными шумами из устойчивости которой в среднем квадратическом следовала асимптотическая устойчивость исходной системы с неопределенными параметрами при любых неопределенностях из заданной области (робастная устойчивость). При этом не происходит повышения размерности задачи в зависимости от числа неопределенных параметров. К сожалению эта работа не получила дальнейшего развития прежде всего в связи с тем, что оставалось неясным как решать те нестандартные матричные квадратные уравнения, к которым в конечном итоге приводили поставленные задачи робастной устойчивости и стабилизации.
Достигнутый в недавнее время прогресс в развитии методов решения нестандартных матричных уравнений типа Риккати на основе выпуклой оптимизации позволяет довести задачу до эффективных алгоритмов на основе решателей линейных матричных неравенств в случае, если вектор состояния доступен наблюдению[4]. Этот факт стимулировал в данной работе развитие идей [3] для снятия трудностей, связанных с указанной выше проблемой размерности.
Вторая из обозначенных проблем оказывается тесно связанной с теорией диссипативности и пассивности. Основы этой теории были заложены в работах [5]. Идейно она весьма близка к теории устойчивости по Ляпунову и характеризует свойства динамических систем в терминах специальных функций, зависящих от входных и выходных переменных, так называемых функций запаса (supply rate) и функций накопления (storage function).
Исследования показали, что теория пассивности и диссипативности является весьма эффективным инструментом для исследования устойчивости и стабилизации нелинейных систем управления см. прекрасную обзорную статью [6] и список литературы в ней. В частности если систему удается сделать пассивной, то она сохраняет устойчивость в достаточно широкой области вариаций закона управления с обратной связью.
Отмеченный прогресс детерминированной теории стимулировал в последнее время существенный интерес к обобщению теории диссипативности для стохастических систем. Разновидности подобного обобщения были предложены рядом авторов [7] и список литературы в [7]. По мнению автора, теория стохастической диссипативности может стать эффективным и инструментом для синтеза робастных систем. Один из шагов в этом направлении делается в данной работе, где рассматривается класс систем, описываемый конечным множеством управляемых диффузионных процессов Ито, аффинных по управлению, со скачкообразными переходами между ними, определяемыми определяемыми эволюцией однородной марковской цепи [8, 9]. Для таких систем вводится новое понятие экспоненциальной диссипативности и развивается теория экспоненциальной диссипативности. Эта теория затем применяется для оценки возможных вариаций закона управления с обратной связью по выходу, при которых система остается робастно устойчивой.
Для множества линейных систем с неопределенными параметрами на основе принципа сравнения со стохастической моделью предлагается процедура нахождения управления с обратной связью по выходу, обеспечивающего их робастную одновременную стабилизацию. Процедура состоит из двух шагов. На первом шаге с помощью сходящегося итерационного алгоритма находится робастное стабилизирующее управление, затем на основе решения системы линейных матричных неравенств оцениваются возможные вариации закона обратной связи, при которых сохраняется робастная устойчивость. Дается пример
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 05-01-00132)

Список литературы
1. Поляк Б. Т., Щербаков П. С. Робастная устойчивость и управление. М: Наука, 2002.
2. Баландин Д.В., Коган М.М. Синтез законов управления на основе линейных матричных неравенств. М.: Наука. 2007.
3. Bernstein D.S. Robust static and dynamic output-feedback
stabilization: Deterministic and stochastic perspectives // IEEE Trans.
Automat. Contr. 1987. V. AC-32, P. 1076- 1084.
4. Ail Rami - M. and Zhou X. Y. Linear matrix inequalities, Riccati equatio
ns, and indefinite stochastic linear quadratic controls // IEEE Trans. Automat.
Control. 2000. V.45.P.1131-1143.
5. Will ems J.С Dissipative dynamic systems P I, II: // Archive for
Rational Mechanics and Analysis. 1972. V. 45.P. 321-393.
6. Полуишн И.Г.. Фрадков А.Л., Хилл Д.В. Пассивность и пассификация нелинейных систем // Автоматика и телемеханика. 2000. №3. С. 3-37
7. Zhang W. and Chen B.S. State feedback NT control for a class of nonlinear stochastic systems // SIAM J. Control Optimization. 2006. V. 44. P. 1973-1991.
8. Кац И.Я. Метод функций Ляпунова в задачах устойчивости и стабилизации систем случайной структуры. Екатеринбург: Изд-во Уральской гос. академии путей сообщения, 1998.
Лакшин П.В., Угриновский В.А. Стохастические задачи абсолютной устойчивости // Автоматика и телемеханика. 2006. № 11. С. 122-158.

В.Д. Вавилов, И.В. Вавилов, А.Н. Долгов, А.А. Яковлев,
(Арзамасский политехнический институт (филиал НГТУ),
г. Арзамас)
Существующие чувствительные элементы микросистемных гироскопов обладают существенным недостатком - низкой точностью. В частности, низкая точность чувствительного элемента интегрального гироскопа, содержащего несущую пластину из монокремния, подвижный узел, состоящий из двух рамок, внешней и внутренней, которые соединены с несущими элементами торсионами, обусловлена тем, что информационным сигналом является амплитуда колебаний рамки, на которые накладываются колебания от мест закрепления.
У чувствительного элемента гироскопа, содержащего чувствительную массу, которая приводится в колебательное движение относительно подвижной рамки, которая в свою очередь движется относительно корпусной пластины, низкая точность обусловлена тем, что в ней нет механического преобразования измеряемой угловой скорости в непрерывный выходной сигнал.
Повышение точности предлагаемого микромеханического чувствительного элемента обеспечивается тем, что чувствительная масса подвешена внутри поворотной рамки на упругих Г-образных растяжках с возможностью совершения им по окружности относительно нейтрального положения. В предложенном устройстве поворотная рамка не совершает колебаний относительно корпусной пластины, а отклоняется на угол, пропорциональный поворотной скорости, то есть происходит преобразование угловой скорости в непрерывный выходной сигнал. Это позволило упростить обработку выходной величины и повысить точность микрогироскопа за счет исключения операции преобразования переменного сигнала в среднее значение.
Чувствительный элемент содержит корпусную пластину, подвешенную в окне корпусной пластины на консоли, поворотную рамку и чувствительную массу, которая выполнена в виде четырех квадратных элементов, соединенных в центре общей площадкой.
Имеются также торсионы, соединяющие поворотную рамку с несущей пластиной, Г-образные растяжки подвеса чувствительной массы внутри поворотной рамки. Поворотная рамка в данном случае выполняет роль гирочувствительного узла, а чувствительная масса внутри поворотной рамки - функции гиромотора и приводится в движение по окружности относительно центра масс чувствительной массы с помощью электростатического автогенератора.
Работает чувствительный элемент предлагаемого типа таким образом. При отсутствии переносного вращательного движения поворотная рамка остается не подвижной, а все точки чувствительной массы движутся по окружностям с центрами в ее центре масс. Это движение задается посредствам импульсов, подаваемых последовательно на каждый из четырех элементов массы с помощью электродов возбуждения.
При появлении переносного вращения вокруг оси Ох с угловой скоростью Ω. на чувствительную массу начинает действовать гироскопический момент, вызываемый силами генерации Кориолиса, который через Г-образные растяжки будет отклонять поворотную рамку относительно оси Оу на угол α, равный
α = k Ω.
Здесь k = I0 w/ Gk - коэффициент крутизны статической характеристики; I0= тr2 - полярный момент инерции чувствительной массы; w - частота возбуждения вынужденных колебаний; Gk - жесткость торсиона на кручение; т - масса чувствительной массы; r - радиус окружности, по которой движется масса; Ω - измеряемая угловая скорость.
Из приведенной зависимости видно, что между углом отклонение поворотной рамки α и измеряемой величиной Ω существует линейная зависимость, что повышает точность микромеханического чувствительного элемента гироскопа.
В конструкции микросистемного гироскопа имеется магнитоэлектрический преобоазователь момента, предназначенный для компенсации вектора действующей угловой скорости. Суммарная точнось микросистемного гироскопа определяется точностью звена обратной связи, а именно точностью его элементов. Из анализа зависимостей между величинами преобоазователя момента найдено следующее выражение для оптимизации точностных характеристик:
αB + αL - αR = 0
где αB - температурный коэффициент магнитной индукции; aL - температурный коэффициент линейного расширения материала возвращающей обмотки; αR - температурный коэффициент сопротивления нагрузочного резистора. Выполняя приведенное равенство, получим минимальное значение погрешности преобразователя, которая на макетных и опытных образцах достигнута в пределах 0.01 % от диапазона измерений.

А.Ф. Аглиуллин,
(Научно-производственная фирма «МФС»)
О.Г. Морозов, P.Р. Самигуллин,
(КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань)

Человек всегда хотел заглянуть туда и увидеть то, что он не мог сделать самостоятельно, без специальных технических средств. В наше время такую возможность дают новейшие технологии в области передачи и воспроизведении изображения.
Так, например, появились способы заглянуть и посмотреть: как плавится металл в мартеновских печах; как жидкий азот воздействует на материалы; как действует рентгеновское излучение; как устроена и есть ли жизнь на Луне и других планетах и т.д. Использование специальных видеосредств в технике дает возможность: таможенникам рассмотреть все потайные места в автомобиле и не только; авторемонтникам заглянуть в камеру сгорания; авиастроителям осмотреть внутри турбину двигателя после ее сборки и т.д. Ну и конечно появляется возможность заглянуть внутрь самого себя.
В организме человека существует множество естественных отверстий, через которые возможно введение современных устройств для наблюдения, а также совершения необходимых манипуляций с органами, например, проведение малоинвазивных хирургических операций. Малоинвазивные операции - это операции при которых травма, наносимая хирургом сведена до минимума. Такие операции, как правило, не требуют госпитализации, или сроки госпитализации минимальны [1]. К малоинвазивным относятся эндохирургические операции, при которых к месту непосредственного вмешательства хирурги добираются не путем больших разрезов, а через естественные отверстия (внутрипросветная эндохирургия) или через небольшие проколы (лапароскопия, торакоскопия и т.п.). При этом место операционного вмешательства хирург видит при помощи высококачественной оптики и электронных видеосистем.
Широкое внедрение в медицинскую практику эндовидиохирургических методов, позволяющих решать сложные диагностические и лечебные вопросы, требует постоянного совершенствования эндоскопической техники. Сохраняется тенденция увеличения угла поля зрения эндоскопов, уменьшения их наружного диаметра, что требует увеличения освещенности исследуемого объекта с учетом поддержания равномерности освещения поля зрения [2].
Необходимый уровень освещенности исследуемого объекта создает осветительная система, которая включает в себя непосредственно освети гель с источником света (ИС) и световодный кабель. Светооптическая система осветителя представляет собой чаще всего единую конструкцию, выполненную из эллиптического отражателя с интерференционным покрытием, в первом фокусе которого установлено светящееся тело ИС, образуя тем самым лампу-светильник, а во втором фокусе эллипса размещается входной торец световодного кабеля. Характерной особенностью такой светооптической системы является нежелательное некоторое падение силы света в осевом направлении, вызывающее неравномерность освещенности объекта.
Для передачи светового потока, созданного осветителем к эндоскопическому прибору, служит световодный кабель. Основную массу, используемых в эндоскопии световодных кабелей, составляют стекло-волоконные кабели, имеющие апертуру 0,5 (на уровне силы света, составляющей половину от осевой). Иногда для увеличения выходной апертуры светового пучка эти кабели снабжают линзовой (конденсорной) оптической системой.
Для получения на экране монитора качественного изображения необходимо, не только, чтобы каждый элемент системы обеспечивал максимально высокий уровень получения, передачи и обработки сигнала, но так же, чтобы отдельные части всей системы были согласованы между собой и отвечали следующим требованиям:
- цветовая температура источника света должна соответствовать солнечному;
- необходима корректировка освещения при удалении от объекта или при попадании на темный фон;
- равномерная освещенность как полноформатного изображения на мониторе, так и круглого при сохранении точного воспроизведения мелких структур.
Только при оптимальной и точной согласованности всех светопроводящих компонентов обеспечивается равномерное и яркое изображение.
Существует значительное количество технических решений, касающихся усовершенствования осветительных систем. ИС и световодных кабелей, направленных на выполнение, приведенных выше требований [2]. Возможно использование мощных алгоритмов сжатия видеоданных и телекоммуникационных технологий для обработки изображений в компьютерах. Однако в этом случае повышение точности обработки полутоновых изображений требует значительных вычислительных ресурсов и времени, использование которых в ходе операции является неопреативным.
Нами предложено использовать метод сжатия данных видеоизмерений и методы предварительной обработки изображений, которые позволят более детально анализировать изображения в пределах мощностей и производительности микроконтроллеров.
Суть метода [3] заключается в том, что в последовательности кадров, любой кадр можно сформировать, передать в канал связи и принять из него в виде комбинации базовых форматов, представляющих собой последовательность строк, и восстановить с помощью этой комбинации. Информация о состоянии точек строк воспроизводимого кадра, формируется, хранится и модифицируется независимо в приемном и передающем устройствах в виде записей. Текущее состояние каждой точки видеокадра могут быть заданы функцией изменения значений напряжений яркости из ограниченного набора. Тип функции выбирается для каждой точки экрана по нескольким значениям распределения яркости этой точки в последовательности нескольких кадров. Вид функции задается числом кадров, определяющим интервал действия функции, которая, храниться по типам независимо в передающем и приемном устройствах в виде числовых зависимостей приращений первого и второго порядков. Значения приращений конкретной функции, выбранной для конкретной точки, используются для модификации текущих значений напряжений этой точки в интервале действия функции.
Моделирование устройства, проведенное на ЭВМ, подтверждает работоспособность и высокую степень сокращения избыточности видеоинформации (до 1000 раз), гибкость построения устройства и возможность его применения для повышения скорости обработки информации и корректировки изображения в случае неидеальной освещенности объекта.
Список литературы
1. Аглиуллин А.Ф., Григорьев СБ., Третьяков В.Б. Видеоартроскопия коленного сустава в условиях стационара одного дня //' НГТК «Хирургические стационарнозамещающие технологии». Уфа: БашЭКСПО, 2006.
2. Соснов Д.Л., Молев А. И. Состояние современных осветительных систем для медицинских эндоскопов // НТК «Биомедприбор-2000». М.:МКС,20Р0.
U 1 45548 RU 7 G09C 5/00. Устройство кодирования и декодирования видеокадров / Самигуллин P.P., Морозов Г.А. Морозов О.Г., Гусев В.Ф.,№2004133876/22; Заявл. 19.11.2004//Бюллетень ИПМ. 2005. №13.