Махмудов О.А. студент гр. ЭАбд-41 (УлГТУ)

Научный руководитель Петрова

М.В.

к.т.н.., доцент (УлГТУ)

г. Ульяновск

НЕЙРОРЕГУЛЯТОР С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Аннотация;

В

данной

статья

рассматриваем

нейрорегулятора

с

широтно-импульсной

модуляцией.

Нейрорегуляторы

-

это

устройства,

способные

адаптировать

и

регулировать

работу

системы

на

основе

алгоритмов, имитирующих работу нервной системы человека. Широтно-

импульсная модуляция представляет собой метод управления, при котором

амплитуда

сигнала

(широта)

меняется

в

зависимости

от

воздействия

импульсов.

Таким

образом,

нейрорегулятор

с

широтно-импульсной

модуляцией вероятно использует комбинацию этой техники для эффективного

управления процессами и системами.

Ключевые слова: система управления, нейрорегулятор, широтно-

импульсной модуляция, адаптация, процессы.

Нейрорегулятор с Широтно-импульсной модуляции

Нейрорегулятор с Широтно-импульсной модуляцией представляет

собой инновационную технологию, объединяющую в себе принципы и

методы нейронауки с техникой импульсной модуляции. Этот подход к

регулированию

нейрональной

активности

имеет

широкие

перспективы

применения в медицине, робототехнике, биоинженерии и других областях.

Использование

широтно-импульсной

модуляции

позволяет

точно

контролировать частоту и интенсивность импульсов, посылаемых к нейронам,

что открывает новые возможности для регуляции и модуляции нейрональной

активности. Например, данная технология может быть применена для лечения

неврологических заболеваний, улучшения когнитивных функций, коррекции

поведенческих

расстройств

и

даже

управления

роботизированными

системами.

Импульсная модуляция с нейрорегулятором представляет собой метод

управления,

который

объединяет

принципы

импульсной

модуляции

и

нейронных

сетей

или

алгоритмов.

В

этом

подходе

нейрорегулятор

анализирует входные данные (например, состояние системы, изменения

нагрузки и т.д.) и на основе машинного обучения или адаптивных методов

управляет параметрами импульсной модуляции.

Это позволяет:

1. Достигать более высокой точности управления.

2. Адаптироваться к изменениям в реальном времени.

3. Оптимизировать работу систем, таких как электроприводы или

другие устройства, требующие четкого и динамичного управления.

1. Основные принципы широтной и импульсной модуляции и их роль в

нейрорегуляции.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это техника управления,

которая использует импульсы с переменной шириной для регулирования

среднего значения выходного сигнала. В ШИМ длина каждого импульса

регулируется в зависимости от требуемой мощности или яркости, при этом

частота импульсов остается постоянной.

ШИМ широко применяется в:

1. Управлении двигателями.

2. Регулировании яркости светодиодов.

3. Модуляции сигналов в телекоммуникациях.

4. Преобразователях энергии.

Эта технология позволяет эффективно управлять мощностью и

снижать потери энергии.

Основные принципы широтной импульсной модуляции (ШИМ),

применяемые в нейрорегуляции, включают:

1. Регулирование ширины импульса: Длина импульса изменяется для

управления средней мощностью или напряжением. В нейрорегуляции это

позволяет более точно адаптировать сигнал к требованиям системы.

2. Постоянная частота: Частота импульсов остается неизменной, что

упрощает синхронизацию и уменьшает нагрузку на обработку данных. Это

важно для стабильности нейрорегуляторов.

3. Адаптивность: Нейрорегуляторы могут анализировать входные

данные и изменять параметры ШИМ в реальном времени, что обеспечивает

более эффективное управление на основе текущих условий.

4. Обратная связь: Использование датчиков для получения информации

о состоянии системы позволяет нейрорегулятору корректировать параметры

ШИМ в ответ на изменения, повышая устойчивость и стабильность системы.

4. Архитектура нейрорегулятора с широтно-импульсной

модуляцией и его компоненты.

Нейрорегулятор с широтно-импульсной модуляцией - это система

управления,

которая

использует

комбинацию

нейронных

сетей

для

регулирования выходных сигналов с помощью изменения их ширины

импульсов. Эта архитектура состоит из следующих компонентов:

Нейронные сети: Нейрорегулятор включает в себя нейронные сети, которые

обучаются на основе входных данных и задачи управления. Эти нейронные

сети могут быть как простыми, так и глубокими, в зависимости от сложности

задачи.

Широтно-импульсная

модуляция:

Этот

компонент

отвечает

за

изменение ширины импульсов выходных сигналов, что позволяет более гибко

управлять процессом. Широта импульсов может изменяться в зависимости от

требований и условий задачи.

Система

обеспечивает

обратную

связь,

чтобы

корректировать

выходные сигналы на основе полученной информации. Это позволяет

регулировать

процесс

в

реальном

времени

и

адаптировать

его

к

изменяющимся

условиям.

Нейрорегулятор

обычно

исполняется

на

специализированном

программном

обеспечении,

которое

обеспечивает

взаимодействие компонентов, обучение нейронных сетей и управление

процессом.

Подобные системы могут применяться в различных областях, таких как

робототехника, автоматизация производства, управление технологическими

процессами и др. Использование нейрорегулятора с широтно-импульсной

модуляцией обеспечивает более точное и гибкое управление системой в

сравнении с традиционными методами управления.

3.Преимущества и недостатки использования нейрорегуляторов с

широтно-импульсной модуляцией.

Преимущества

использования

нейрорегуляторов

с

широтно-

импульсной модуляцией (ШИМ) включают:

1. Точность управления: Нейрорегуляторы способны адаптироваться к

изменениям в реальном времени, обеспечивая более точное регулирование

выходного сигнала.

2. Эффективность: ШИМ позволяет снизить потери энергии при

управлении нагрузками, что повышает общую эффективность системы.

3. Адаптивность: Нейрорегуляторы могут обучаться на основе данных,

что позволяет улучшать параметры управления в зависимости от условий

эксплуатации.

4. Снижение шумов: За счет более плавного изменения сигналов,

система может работать с меньшими электромагнитными помехами.

5. Гибкость: Комбинирование ШИМ с нейрорегуляцией позволяет

применять технологии в различных областях, включая робототехнику,

электроприводы и интеллектуальные системы.

Эти преимущества делают системы более надежными и эффективными

в управлении процессами.

Недостатки использования нейрорегуляторов с широтно-импульсной

модуляцией (ШИМ) могут включать:

1.

Сложность

настройки:

Требуются

специальные

знания

для

настройки и обучения нейронных сетей, что может усложнить проектирование

системы.

2. Выше требования к вычислительным ресурсам: Обработка данных в

реальном

времени

может

потребовать

значительных

вычислительных

мощностей, особенно при использовании сложных нейросетевых моделей.

3.

Чувствительность

к

шуму:

Нейрорегуляторы

могут

быть

чувствительны к шумам и погрешностям в данных, что может негативно

сказаться на их производительности.

4. Потенциальная переобучаемость: Неправильная настройка может

привести к переобучению модели, что снизит ее универсальность и точность в

изменяющихся условиях.

5. Энергетические затраты: Хотя ШИМ снижает потери энергии,

использование нейронных сетей может увеличивать общее энергопотребление

системы из-за их вычислительных процессов.

Эти недостатки необходимо учитывать при проектировании систем, где

применяется сочетание нейрорегуляторов и ШИМ.

O.A. Mahmudov. is a student of the gr. EAbd-41

(UlSTU) Scientific supervisor М.V Petrova, PhD, Associate professor (UlSTU)

Ulyanovsk

Список литературы:

1.

Баттерфилд, Эндрю Дж.; Шимански, Джон, ред. (2018). "Словарь

электроники и электротехники". Оксфордский

справочник. doi:10.1093/acref/9780198725725.001.0001. ISBN 978-0-19-

872572-5.

2.

"Определение размера фотоэлектрической системы, подключенной к

сети...с резервным аккумулятором". Журнал Home Power.

3.

Westmijze, W. K. (1946). "Новый метод противодействия шуму при

воспроизведении звуковых фильмов". Журнал Общества инженеров

кинематографии. 47 (5): 426-440. doi: 10.5594/J12769. ISSN 0097-5834 –

через IEEE.