Архив метки: нечеткая логика

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА У РАБОТНИКОВ ЛОКОМОТИВНЫХ БРИГАД НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ


УДК 616.5-002
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.034

Н.А. Кореневский, Д.А. Медников, С.Н. Родионова, В.В. Стародубцев


Целью исследования является повышение качества прогнозирования ишемической болезни сердца у работников локомотивных бригад железнодорожного транспорта за счет разработки гибридных нечетких математических моделей работающих в условиях неполного и нечеткого описания объекта исследования. С учетом плохоформализуемой структуры исследуемого класса состояний в качестве базового математического аппарата выбрана технология мягких вычислений и, в частности, методология синтеза гибридных нечетких решающих правил, хорошо зарекомендовавшая себя при решении задач с аналогичной структурой данных и типом неопределенности. Выбранный метод синтеза позволяет учитывать мультипликативный эффект воздействия на организм человека разнородных и нестабильных эндогенных и экзогенных факторов риска в кабинах локомотива. Полученные математические модели прогнозирования ишемической болезни сердца, у работников локомотивных бригад в качестве исходных данных учитывают эргономику кабины, уровни психоэмоционального напряжения и утомления, смешанные электромагнитные поля в сочетании с индивидуальными факторами риска системного ишемического поражения. В ходе математического моделирования и экспертного оценивания было показано, что полученная прогностическая модель обеспечивает уверенность в правильном прогнозе не ниже 0,89, что является достаточно «хорошим» результатом для задач медицинской диагностики.

Ключевые слова: математическая модель, нечеткая логика, прогнозирование, локомотивная бригада, ишемическая болезнь сердца.

Полный текст статьи:
KorenevskySoavtors_3_20_1.pdf


АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СЕРЫ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ РИСКОВ


УДК 658.5.012.011.56
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.008

Д.В. Печенкин, Б.С. Дмитриевский, И.А. Щербатов


Рассматривается такой вид объектов управления, которые функционируют в различных условиях неопределенности и требуют разработки специфического подхода к управлению, анализу и оценке множества факторов, влияющих на их работу и не поддающихся количественному и качественному описанию. В исследовании сформулирована задача управления технологическим процессом получения серы. Проведен анализ технологической установки получения элементарной серы методом Клауса как объекта управления. Выделены факторы риска для рассматриваемого процесса. Предложена модель идентификации текущего состояния объекта управления. Синтезирован алгоритм интеллектуализации управления, выступающего в качестве базы для разрабатываемой экспертной подсистемы. Приведена структура и порядок функционального взаимодействия экспертной подсистемы автоматизированной системы управления технологическим процессом с лицом, принимающим решения. Разработано алгоритмическое обеспечение экспертной подсистемы автоматизированной системы управления технологическим процессом получения серы, предназначенной для интеграции в операционную среду управления на автоматизированном рабочем месте оператора. Оценена эффективность работы синтезированной экспертной подсистемы путем использования учебного тренажера, имитирующего работу щита управления технологической установкой получения элементарной серы методом Клауса. По результатам моделирования 35 аварийных ситуаций 100% было идентифицировано экспертной подсистемой, из которых 28% удалось предотвратить на ранней стадии путем выполнения сгенерированных рекомендаций.

Ключевые слова: автоматизация, управление, получение серы, метод Клауса, технологический процесс, аварийная ситуация, нечеткая логика, Мамдани, фактор риска, экспертная подсистема

Полный текст статьи:
PechenkinSoavtors_3_20_1.pdf

CИНТЕЗ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ ГРЕЮЩЕГО ПАРА ПРОЦЕССА ВУЛКАНИЗАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН В УСЛОВИЯХ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ


УДК 681.3
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.034

Б. Яхиауи, А.А. Митрохин, В.Л. Бурковский


В данной работе рассматривается технологический процесс вулканизации автомобильных шин с точки зрения потенциально опасного процесса. В настоящее время, технологические процессы становятся все более сложными, из-за их функционирования большую часть времени в условиях неопределенности, неполноты и нечеткости информации, наличия внутренних и внешних возмущений, обусловленных многими факторами, а также наличия значительного числа параметров, которые прямо или косвенно влияют на функционирование технологических процессов. Таким образом, математическое описание технологических процессов методами классического моделирования становится все более неточным. Одним из наиболее распространенных на сегодняшний день методов управления технологическими процессами по-прежнему являются ПИД-регуляторы, благодаря своим удобствам внедрения, низкой стоимости и их удовлетворительных результатов при управлении линейными системами. Для адекватного управления потенциально опасными технологическими процессами необходимо разработать новые модели и алгоритмы, основанные на новых интеллектуальных подходах. Одним из наиболее перспективных подходов к управлению технологическими процессами являются модели, основанные на нечеткой логике и нечетких множествах. В работе представлена общая математическая структура системы управления процессом вулканизации. В статье представлен синтез нечеткого регулятора температуры греющего пара процесса вулканизации автомобильных шин.

Ключевые слова: cистема нечеткого вывода (FIS), нечеткая логика, вулканизация, технологический процесс, потенциально опасные объекты.

Полный текст статьи:
YahiaouiSoavtors_2_20_1.pdf

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ


УДК 615.47
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.25.2.013

М.А. Мясоедова , Н.А. Кореневский , Л.В.Стародубцева , М.В. Писарев


Целью исследования является разработка математических моделей оценки влияния электромагнитных полей различной модальности и интенсивности на организм человека обеспечивающих решение задач оценки состояния здоровья людей занятых в электроэнергетической отрасли с приемлемой для медицинской практики точностью. В качестве базового математического аппарата выбрана технология мягких вычислений и, в частности, методология синтеза гибридных нечетких решающих моделей разработанная в Юго-Западном государственном университете хорошо зарекомендовавшая себя при синтезе математических моделей прогнозирования, ранней и дифференциальной диагностики заболеваний со схожей структурой исследуемых классов состояний. В качестве примера описана математическая модель прогнозирования появления и развития заболеваний иммунной системы у работников электроэнергетических предприятий Курской области. Нечеткие математические модели используют функции принадлежности с базовыми переменными учитывающими напряженность электромагнитного поля промышленной частоты, стаж работы в электроэнергетике и индивидуальные факторы риска провоцирующие появление и развитие заболеваний нервной системы. В ходе математического моделирования и экспертного оценивания было показано, что использование выбранной методологии синтеза гибридных нечетких математических моделей позволило получить математическую модель прогнозирования и развития заболеваний иммунной системы у работников электроэнергетического комплекса с уверенностью превышающей 0,9.

Ключевые слова: математическая модель, нечеткая логика, профессиональные заболевания, иммунная система, электроэнергетика, прогнозирование.

Полный текст статьи:
MyasoedovaSoavtori_2_19_1.pdf

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛЬБОЙ ПНЕВМОПУШКИ ПРИ ПОЖАРОТУШЕНИИ


УДК 004.92
doi: 10.26102/2310-6018/2019.24.1.028

А.Б. Мигранов, И.С. Максютов


В статье рассмотрено получение математической модели технического объекта – пневмопушки на основе методов нечеткой логики. Данная тема очень актуальна, поскольку на настоящий момент ни одна из существующих автоматических установок пожаротушения не обеспечивает быструю и эффективную ликвидацию пожара с минимальными потерями. В качестве устройства получения информация используется тепловизор, который фиксирует повышение температуры в случае пожара и падение температуры в случае попадания снаряда в ядро пламени. При достижении предельной величины температуры происходит изменение значения угла запуска и управляющий сигнал, корректируется значение давления, оказываемого на снаряд. На основе формулы для вычисления траектории полета снаряда составляются логические правила, в которых входными данными являются угол запуска и давление, а на выходе – расстояние, которое пролетит снаряд. В работе проанализированы характерные особенности поведения снаряда и результат его попадания в цель. На основании методов нечеткой логики система управления определяет область огня или максимального повышения температур и вычисляет поворот пушки и расстояние для выстрела снаряда. Для установок пожаротушения (пневмопушек) предлагается использование автоматизированной систему управления пожаротушением на базе разработанных нечетких правил.

Ключевые слова: нечеткая логика, нечеткая система, пневмопушка, пожаротушение.

Полный текст статьи:
MigranovMaksutov_1_19_1.pdf

НЕЧЕТКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ЭРГОНОМИКИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЕЁ ВЛИЯНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА С УЧЕТОМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО РЕЗЕРВА ОРГАНИЗМА


УДК 614.2
doi: 10.26102/2310-6018/2019.24.1.015

Н.А. Кореневский, С.Н. Родионова, Т.Н. Говорухина, М.А. Мясоедова


В работе изучаются вопросы влияния эргономики технических систем на появление и развитие профессиональных заболеваний человека-оператора с учетом функционального резерва его организма. Учитывая сложность аналитического описания механизмов взаимодействия «человек – техническая система» в качестве математического аппарата исследований выбрана методология синтеза гибридных нечетких решающих правил, ориентированная на решение плохоформализуемых задач. В рамках выбранной методологии частные оценки уровня эргономичности определяются по базовым показателям и агрегируются в финальные решающие правила. Оценка влияния уровня эргономичности и других существенных факторов риска на состояние здоровья производится с использованием соответствующих функций принадлежности, которые агрегируются в нечеткие модели прогнозирования и ранней диагностики профессиональных заболеваний. На примере заболеваний нервной системы у водителей тракторов российского производства показано, что одновременный учет эргономических факторов риска и величины функционального резерва с другими существенными эндогенными и экзогенными факторами позволяет улучшить качество принимаемых решений о состоянии здоровья организма человека. При этом уверенность в правильности прогноза без учета функционального резерва составляет 0,86, а с его учетом достигает величины 0,94, что позволяет рекомендовать полученные модели принятия решений в практике работы врачей профпатологов.

Ключевые слова: эргономика, функциональный резерв, состояние здоровья, функции принадлежности, нечеткая логика, прогнозирование, ранняя диагностика.

Полный текст статьи:
KorenevskiySoavtori_1_19_1.pdf

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЫБОРА СХЕМ ПРОФИЛАКТИКИ РЕЦИДИВА ГАНГРЕНЫ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

УДК 615.47

А.В. Быков, Н.А. Кореневский , С. А. Пархоменко, Л.В. Стародубцева, Е.Н. Кореневская


Работа посвящена актуальной проблеме повышения качества оказания помощи больным, страдающим критической ишемией нижних конечностей, переходящей в гангрену, которая может закончиться ампутацией и даже смертью. В ходе проведенных исследований было показано, что задача прогнозирования возникновения и развития гангрены нижних конечностей относится к классу плохоформализуемых задач с нечеткой структурой данных, что послужило основанием для выбора в качестве базового аппарата исследований методологии синтеза гибридных нечетких решающих правил. В ходе синтеза нечетких решающих правил был обоснован выбор информативных признаков, получаемых в ходе опросов и осмотров, инструментальных и лабораторных методов исследования. В качестве базовых элементов нечетких решающих правил получены функции принадлежности к классу высокий риск развития гангрены, которые агрегируются в нечеткое правило оценки уверенности в том, что у пациента разовьется гангрена нижних конечностей. На шкале уверенности в развитии гангрены эксперты определили вторичные функции принадлежности к таким прогнозируемым классам состояний пациента как: I – низкая уверенность в развитии гангрены; II – средняя уверенность в развитии гангрены; III – высокая уверенность в развитии гангрены; IV – очень высокая уверенность в развитии гангрены. Решение о классификации принимается по максимальному значению прогностических функций принадлежности. Проведенное математическое моделирование и экспертное оценивание полученных нечетких моделей показало, что их прогностическая уверенность составляет не менее 0,9. Это же качество прогнозирования было подтверждено в ходе статистических испытаний на контрольных выборках объемом 100 человек на каждый класс по таким показателям как диагностическая специфичность, чувствительность и эффективность, а также прогностическая значимость положительных и отрицательных результатов. Полученные результаты позволяют рекомендовать предлагаемые математические модели к использованию в практике работы сердечно-сосудистых хирургов и ангиологов.

Ключевые слова: гангрена, нижние конечности, прогнозирование, математическая модель, нечёткая логика, профилактика, модель Г. Раша.

Полный текст статьи:
BykovSoavtors_4_18_1.pdf

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГАНГРЕНЫ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ

УДК 616.31

Н.А. Кореневский , Т.И. Субботина,И.И. Хрипина,С.А. Пархоменко ,С.Н. Родионова


Работа посвящена актуальной проблеме повышения качества оказания помощи больным, страдающим критической ишемией нижних конечностей, переходящей в гангрену, которая может закончиться ампутацией и даже смертью. В ходе проведенных исследований было показано, что задача прогнозирования возникновения и развития гангрены нижних конечностей относится к классу плохоформализуемых задач с нечеткой структурой данных, что послужило основанием для выбора в качестве базового аппарата исследований методологии синтеза гибридных нечетких решающих правил. В ходе синтеза нечетких решающих правил был обоснован выбор информативных признаков, получаемых в ходе опросов и осмотров, инструментальных и лабораторных методов исследования. В качестве базовых элементов нечетких решающих правил получены функции принадлежности к классу высокий риск развития гангрены, которые агрегируются в нечеткое правило оценки уверенности в том, что у пациента разовьется гангрена нижних конечностей. На шкале уверенности в развитии гангрены эксперты определили вторичные функции принадлежности к таким прогнозируемым классам состояний пациента как: I – низкая уверенность в развитии гангрены; II – средняя уверенность в развитии гангрены; III – высокая уверенность в развитии гангрены; IV – очень высокая уверенность в развитии гангрены. Решение о классификации принимается по максимальному значению прогностических функций принадлежности. Проведенное математическое моделирование и экспертное оценивание полученных нечетких моделей показало, что их прогностическая уверенность составляет не менее 0,9. Это же качество прогнозирования было подтверждено в ходе статистических испытаний на контрольных выборках объемом 100 человек на каждый класс по таким показателям как диагностическая специфичность, чувствительность и эффективность, а также прогностическая значимость положительных и отрицательных результатов. Полученные результаты позволяют рекомендовать предлагаемые математические модели к использованию в практике работы сердечно-сосудистых хирургов и ангиологов.

Ключевые слова: гангрена, нижние конечности, прогнозирование, математическая модель, нечеткая логика.

Полный текст статьи:
KorenevskiySoavtori_4_18_1.pdf