Подладчікова Тетяна Володимирівна. Оцінювання та прогнозування різнотипних динамічних процесів в умовах невизначеності : Дис... канд. наук: 01.05.04 - 2008.
Анотація до роботи:
Подладчікова Т.В. Оцінювання та прогнозування різнотипних динамічних процесів в умовах невизначеності. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.04 – системний аналіз і теорія оптимальних рішень. Навчально-науковий комплекс «Інститут прикладного системного аналізу» НТУ України «КПІ» МОН України і НАН України, Київ, 2008.
Дисертаційна робота присвячена розробці системного підходу до оцінювання та прогнозування різнотипних динамічних процесів, що складно формалізуються, в умовах невизначеності. Структура запропонованого підходу передбачає попередній аналіз даних, що включає візуальний аналіз, квазіоптимальне згладжування та виявлення стійких закономірностей динаміки процесу. Виявлені закономірності стають основою формування математичних моделей для довгострокового прогнозування. Для короткострокового і середньострокового прогнозування на основі базових детермінованих моделей формуються стохастичні моделі з апріорно невідомими статистичними характеристиками шумів. Розроблено методи ідентифікації статистичних характеристик шумів лінійних нестаціонарних та нелінійних моделей, а також адаптивні алгоритмі прогнозування, що засновані на цих методах. Для визначення ступеню довіри до прогнозу теоретично визначено потенційно досяжну точність квазіоптимального оцінювання невизначених величин. Теоретично доведено збіжність у середньоквадратичному запропонованих методів ідентифікації для лінійних нестаціонарних систем. Також виконано статистичне моделювання для широкого кола різних моделей в умовах функціонування, що змінюються. На основі запропонованого в роботі системного підходу розв`язані задачі оцінювання і прогнозування різнотипних динамічних процесів: траєкторії об`єктів, що рухаються, динаміки середнього артеріального тиску, динаміки сонячної активності 11-літнього сонячного циклу.
В дисертаційній роботі запропоновано нове вирішення актуальної наукової проблеми оцінювання і прогнозування динамічних процесів різної фізичної природи, що дозволяє з високим ступенем достовірності та обґрунтованості одержувати довгостроковий та короткостроковий прогноз процесів у майбутньому в умовах невизначеності, неявних і недостатньо вивчених закономірностей їх розвитку. Одержано наступні теоретичні і практичні результати.
Запропоновано системний підхід, який базується на розробці моделей, методів, прийомів розв’язання задачі оцінювання та прогнозування різнотипних динамічних процесів, що складно формалізуються, в умовах апріорної невизначеності, і розв’язано на його основі актуальні практичні задачі.
Розроблено методи ідентифікації статистичних параметрів моделей динамічних систем:
збіжні в середньоквадратичному методи ідентифікації в реальному часі оцінок апріорно невідомих статистичних характеристик шумів моделей лінійних нестаціонарних динамічних систем, що дозволяє мінімізувати вплив невизначеностей процесів, а також забезпечити необхідну точність прогнозу в реальному часі;
методи ідентифікації статистичних характеристик шумів нелінійних моделей динамічних систем, що характеризуються гнучкістю та універсальністю;
доведено збіжність запропонованих у роботі методів ідентифікації параметрів лінійних нестаціонарних систем.
Запропоновано методику визначення потенційно досяжній точності квазіоптимального згладжування невизначених величин для визначення ступеню довіри до отриманих за допомогою згладжених оцінок рішень.
Вперше теоретично і експериментально обґрунтовано:
вибір найбільш ефективної моделі для прогнозування параметрів руху об`єкту з урахуванням сукупності умов функціонування навігаційного комплексу.
Виявлено нові закономірності:
динаміки падаючої фази 11-літнього сонячного циклу, на основі яких розроблені методи довгострокового прогнозування амплітуди наступного циклу, що характеризуються високим ступенем точності та достовірності.
середнього артеріального тиску різних вікових груп для своєчасного визначення причин збою функціонування організму людини,
обумовленого як і зовнішніми факторами, так і порушеннями процесів регуляції систем організму.
Сформовано стохастичні адаптивні моделі зміни артеріального тиску і динаміки чисел Вольфа з апріорно невідомими параметрами на основі детермінованих моделей, що забезпечують високу ефективність короткострокового і середньострокового прогнозу.
Розроблені системний підхід, моделі, методи використовуються для підвищення ефективності і достовірності оцінювання та прогнозування динамічних процесів, що складно формалізується, а саме:
в Інституті земного магнетизму, іоносфери і розповсюдження радіохвиль ім. Пушкова для математичної обробки геомедичних показників, прийняття рішення відносно надання ефективної лікарської допомоги, що дало можливість провести ефективний аналіз біотропного впливу космофізичних факторів і геомагнітних полів на організм людини;
в Центрі аналізу даних сонячного впливу в Бельгії (SIDC) для дослідження динаміки чисел Вольфа, що забезпечило підвищення якості довгострокового і середньострокового прогнозування та відновлення показників сонячної активності;
в “Solar Cycle 24 Prediction Panel” ("Predictions of solar cycle 24", Internal Report of American National Aeronautics and Space Administration [NASA], Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, pp. 1-8) як результат прогнозування максимуму наступного 24-го сонячного циклу, що дало можливість підвищити достовірність рішень на основі аналізу варіантів прогнозування амплітуди 24-го сонячного циклу.
Публікації автора:
Подладчикова Т.В. К разработке адаптивных моделей оценивания параметров движущегося объекта в условиях неопределенности // Системні дослідження та інформаційні технології.- 2008. - №2. - С.115-127.
Подладчикова Т.В. Идентификация статистических характеристик шума состояния нелинейной модели динамических систем // Наукові праці. Комп’ютерні технології. - Миколаїв: Вид-во Миколаївського державного гуманітарного університету ім. Петра Могили. – 2008.-Т.90, №4. - С.96-103.
Подладчикова Т.В. Расходимость навигационных фильтров при координатном преобразовании измерений // Вестник СевГТУ. Автоматизация процессов и управление. – 2004. - №2. – С.81-85.
Podladchikova, T., Lefebvre, B.,Van der Linden R., Integral activity of the declining phase of sunspot cycles as precursor of the next cycle // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2007. - №70/2-4. - P. 277-284.
Здобувачем знайдено особливості динаміки падаючої фази 11-літьного сонячного циклу і запропоновано індикатори для прогнозування максимальної амплітуди наступного 11-літноього сонячного циклу. Сформовано математичну модель для оцінювання і прогнозування сонячної активності
Подладчикова Т.В., Стрелков Д.Г. Математическое моделирование хронобиологических изменений среднего артериального давления у различных возрастных групп // Технологии живых систем.- 2007. – Т.4, №3.- С.57-63.
Здобувачу належить розробка методів попередньої обробки медичних даних, виявлення і математичний опис закономірностей динаміки артеріального тиску для різних вікових груп.
Обридко В.Н., Рагульская М.В., Стрелков Д.Г., Чибисов С.М., Подладчикова Т.В. Хронобиологическая оценка функциональных резервов сердечно-сосудистой системы человека при воздействии различных внешних факторов // Технологии живых систем. - 2008. – Т.5, №2-3.-С.57-67.
Здобувачем запропоновано стохастичну модель динаміки артеріального тиску в умовах невизначеності, метод ідентифікації невідомих статистичних характеристик шумів моделі і розробку адаптивного алгоритму оцінювання і прогнозування.
Podladchikova T. Identification of the noise statistics for the non-linear state space systems // Proceedings of the VI International Conference “System Identification and Control Problems” (January 29 – February 1, Moscow). - 2007. - P.943-951.
Подладчикова Т.В. Сравнительный анализ адаптивного фильтра Калмана и метода экспоненциального сглаживания в задачах прогнозирования нестационарных временных рядов // Матеріали V міжнародної конференції «Ідентифікація систем і задачі управління» (30 січня – 2 лютого 2006 р., м. Москва). – 2006. - C. 2349-2360.
Podladchikova T. Identification of unknown noise statistics for non-stationary state space systems // The Proceedings of Baltic Olympiad on Automatic Control (May 17- 19, Saint-Petersburg). - 2006. - P.103-107.
Подладчикова Т.В. Идентификация статистических характеристик шумов при проектировании навигационных фильтров по данным разнородных источников измерительной информации // Реферати докладів XXV конференції пам’яті Н.Н.Острякова «Гіроскопія і навігація» (10-12 жовтня 2007 р., м. Санкт-Петербург). – 2006. - №4. – C.96.
Подладчикова Т.В. Идентификация статистических характеристик шума состояния нелинейной модели динамических систем // Тези докладів Міжнародної науково-практичної конференції «Ольвийский форум – 2008: Стратегії України в геополітичному просторі» (5-8 червня 2008 р., м. Ялта, Крим). – 2008. -C.107-108.
