Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Сравнительный анализ устойчивых к выбросам сигнала методов определения количественного состава многокомпонентных газовых смесей

# 07, июль 2015
DOI: 10.7463/0715.0786087
Файл статьи: SE-BMSTU...o197.pdf (733.27Кб)
авторы: Городничев В. А., Антонюк Т. К., Белов М. Л., Назаров В. В.

УДК 621.378:551.508

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Одной из проблем, возникающих при использовании лазерных методов газоанализа, является неустойчивость результатов определения количественного состава газов при контроле многокомпонентных смесей в условиях реальных шумов измерений. Это вызывает необходимость применения специальных алгоритмов обработки результатов лазерных измерений.
Для многокомпонентных газовых смесей при решении задачи количественного газоанализа на основе результатов многоспектральных лазерных измерений эффективно используются методы решения некорректных математических задач.
Если смесь стационарная (т.е. существует возможность проведения серии измерений) можно использовать гораздо более простой метод определения концентраций газов - метод наименьших квадратов, основанный на минимизации функции невязки.
Однако, оценки, полученные методом наименьших квадратов, являются эффективными, если погрешности измерений распределены по нормальному закону. На практике нормальность закона распределения погрешностей часто нарушается, причем потеря эффективности оценок, полученных методом наименьших квадратов, происходит даже при небольшой доли выбросов.
При наличии выбросов в измеряемом сигнале необходимо применять устойчивые методы оценивания, позволяющие значительно снизить влияние на оценку больших выбросов.
В статье проводится сравнительный анализ методов, устойчивых к выбросам измеряемого сигнала, и определяется наиболее эффективный из них (с точки зрения минимизации погрешностей измерения) для задачи количественного лазерного анализа многокомпонентных стационарных газовых смесей.
Для оценки эффективности робастных методов определения количественного состава многокомпонентных стационарных газовых смесей из многоспектральных лазерных измерений было проведено математическое моделирование. Считалась, что газовая смесь стационарная и для определения количественного состава газов в смеси проводится (на каждой длине волны)   измерений (  задавалось от 2 до 6). Моделирование проводилось для газовых смесей с числом компонент от 4 до 6.
Результаты математического моделирования показывают, что робастная оценка, основанная на использовании функции невязки ρ( x ) = arctg| x |, позволяет в условиях выбросов изменяемого сигнала существенно уменьшить погрешность определения концентраций компонент газовых смесей по сравнению с усреднением, методом наименьших квадратов и другими вариантами функции ρ( x ).

Список литературы
  1. Демтрёдер В. Современная лазерная спектроскопия: пер. с англ . М .: Интеллект , 2014. 1026 с .
  2. Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия. М.: Физматлит, 2009. 416 c.
  3. Городничев В.А. Р азработка методов и оптико-электронных средств лазерного оперативного контроля многокомпонентных газовых смесей составляющих ракетных топлив и других токсичных веществ: дис. … докт. техн. наук. М., 2009. 307 с.
  4. Ольховой А.Ф. Обратные некорректные задачи. Введение в проблематику. Таганрог: Технологический институт ЮФУ, 2009. 132 с. Режим доступа: http://mathemlib.ru/books/item/f00/s00/z0000013/index.shtml (дата обращения 20.05.2015).
  5. Kaipio J.P., Somersalo E. Classical regularization methods // In book: Statistical and Computational Inverse Problems. Springer New York, 2005. P. 7-48. DOI: 10.1007/0-387-27132-5_2
  6. Neubauer A. Inverse and Ill-Posed Problems: Course. 2008 // Institute of Mathematics of the Polish Academy of Sciences: website. Available at: http://www.impan.pl/BC/Arch/2008/08Neubauer.html, accessed 20.05.2015.
  7. Еременко Л.Н., Козинцев В.И., Городничев В.А. Метод байесовских оценок в задаче лазерного газоанализа // Известия вузов. Физика. 2008. № 9. С . 29-35.
  8. Катаев М.Ю., Бойченко И.В. Программное и методическое обеспечение задач лидарного зондирования атмосферы. Томск: STT , 2007. 246 с.
  9. Хиценко В.Е. Робастные методы оценивания. Новосибирск: НТГУ, 2008. 52 с.
  10. Крянев А.В., Лукин Г.В. Метрический анализ и обработка данных. М.: Физматлит, 2010. 280 с.
  11. Тырсин А.Н. Робастный метод построения зависимостей по экспериментальным данным // РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина: сайт. Режим доступа: http://www.vniitf.ru/rig/konfer/8zst/s6/6c5.pdf. ( дата обращения 20.03.2015).
  12. Грауэр Л.В., Архипова О.А. Робастные регрессионные модели. 2014 // Computer Science Center: сайт . Режим доступа : http://compscicenter.ru/media/slides/math_stat_2014_spring/ 2014_04_18_math_stat_2014_spring_1. pdf ( дата обращения 20.05.2015).

 

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА
18.12.2017
С 21 по 24 ноября 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошла XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «Политехника», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского в рамках Всероссийского инновационного молодежного научно-инженерного форума «Политехника».

11.10.2017
XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «ПОЛИТЕХНИКА», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского 21–24 ноября 2017 года г. Москва

25.05.2017
C 15 по 17 мая 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III этап (Всероссийский) Всероссийской студенческой олимпиады по физике (в технических вузах).

25.04.2017
С 12 по 14 апреля в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел Всероссийский этап Всероссийской олимпиады по безопасности жизнедеятельности.

4.04.2017
С 14 по 16 марта 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III (Всероссийский) тур Всероссийской студенческой олимпиады по иностранному языку (английский в технических вузах).




Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2018 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)