moitvivt Моделирование, оптимизация и информационные технологии Modeling, Optimization and Information Technology 2310-6018 Издательство 10.26102/2310-6018/2022.37.2.027 1173 Экспресс-метод определения спектрального состава сигнала на основе экстремальной фильтрации Express method for determining the spectral composition of a signal based on extreme filtering 0000-0002-7651-2913 Мясникова Нина Владимировна Myasnikova Nina Vladimirovna genok123@mail.ru aff-1 0000-0003-0815-3012 Лысова Наталья Владимировна Lysova Natalia Vladimirovna natali22000@yandex.ru aff-2 ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» Penza State University ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» Penza State University 01 01 2026 1 1 10.26102/2310-6018/2022.37.2.027 Copyright © Авторы, 2026 2026 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

На сегодняшний день одними из самых распространенных являются системы, основанные на результатах измерительных экспериментов. Обработка экспериментальных данных широко применяется в информационно-измерительных системах, технических системах контроля и диагностики, а также в автоматизированных системах управления. Спектральные методы являются мощным и самым распространенным инструментом обработки и анализа данных. Спектральные характеристики нашли широкое применение в технике благодаря высокой информативности и обратимости, что позволяет выполнять сжатие-восстановление сигнала с высокой точностью вычислений. Освящены вопросы спектрального анализа сигналов и описания основных методов выделения спектра. Рассмотрен экспресс-метод определения спектрального состава сигнала на основе экстремальной фильтрации. Представлены результаты обработки экспериментально зарегистрированных сигналов со сканера бумагоделательной машины. Описан способ экспресс-выделения спектра на основе экстремальной фильтрации, который позволяет проанализировать спектральный состав сигнала доступными программными средствами и получить наглядные представления о широком диапазоне характеристик, предоставляющих возможность составить полное описание исследуемого сигнала. Результаты показывают сходимость при минимизации вычислительных трудозатрат и упрощении алгоритма. Перечисленные факторы позволяют использовать данный метод для экспресс-анализа в технических системах.

To date, one of the most common systems are those based on the results of measurement experiments. The processing of experimental data is widely used in information-measuring systems, technical control and diagnostic systems as well as in automated control systems. Spectral methods are a powerful and most widely used tool for data processing and analysis. Spectral characteristics are employed extensively in engineering due to their high informative value and reversibility, which makes it possible to perform signal compression and restoration with high calculation accuracy. Questions of spectral signal analysis and descriptions of the main methods for spectrum extraction are examined. An express method for determining the spectral composition of a signal through extreme filtering is considered. The results of processing experimentally registered signals from the paper machine scanner are presented. A method for quick spectrum extraction through extreme filtering is described, which provides the means for analyzing the spectral composition of a signal with the aid of available software tools and obtain visual representations of a wide range of characteristics that help to compile a complete description of the signal under study. The results show the convergence with the minimization of computational effort and simplification of the algorithm. These factors enable the application of this method for quick analysis in technical systems.

 спектральный анализ цифровая обработка сигналов дискретный спектр фильтрация Прони экстремальная фильтрация преобразование Фурье spectral analysis signal digital processing discrete spectrum Prony filtering extremal filtering Fourier transform Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90186. The reported research is supported by the Russian Foundation for Basic Research under grant No. 19-38-90186. References Строганов М.П., Берестень М.П., Мясникова Н.В. Обработка сигналов в системах диагностики. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та; 1997. 119 с. Осадчий Е.П. Анализ быстропеременных процессов в сложных технических системах. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та; 1996. 64 с. Марпл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения : пер. с англ. М.: Мир; 1990. 584 с. Ерохин А.Т. Аппроксимация многоэкстремальных функций и вопросы сжатого представления гравиметрической информации. Методика измерения гравитационных полей. 1974;12:81–109. Мясникова Н.В., Берестень М.П. Экстремальная фильтрация и ее приложения. Датчики и системы. 2004;4:8–11. Мясникова Н.В., Берестень М.П. Теоретические основы экспресс-анализа. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2006;6:117–123. Мясникова Н.В., Строганов М.П., Берестень М.П. Моделирующие методы спектрального анализа на основе исследования экстремальных значений процесса. Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС: Межвуз. сб. науч. тр. 1995;7:59–63. Мясникова Н.В., Строганов М.П., Берестень М.П. Спектральный анализ на основе исследования экстремальных значений процесса. Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвуз. сб. науч. тр. 1995;15:80–82. Мясникова Н.В., Панов А.П. Метод исследования сигналов на основе экстремальных значений и выборочной гистограммы. Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвуз. сб. науч. тр. 2000;19:102–107. Долгих Л.А., Мясникова Н.В. Модели сигналов на основе статистических и корреляционно-спектральных характеристик. Датчики систем измерения, контроля, управления. 1998;18:51–57. Myasnikova N.V., Lysova N.V Application of Modern Digital Processing Methods in Automated Control Systems. Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT). DOI:10.1109/MWENT47943.2020.9067381 Lysova N., Myasnikova N. Optimal paper web weight control system based on the Pontryagin's maximum principle. E3S Web of Conferences. 2021. – DOI 10.1051/e3sconf/202124404013. Lysova N., Myasnikova N. Optimal System for Controlling Paper Web Formation. Lecture Notes in Networks and Systems. 2022;246:853–860. DOI 10.1007/978-3-030-81619-3_95. Лысова Н.В., Мясникова Н.В., Регулирование веса бумажного полотна на основе метода экстремальной фильтрации для систем реального времени с помощью покадровой обработки сигнала. Инженерный вестник Дона. 2019;5(56):7. Осадчий Е.П., Берестень М.П., Мясникова Н.В., Строганов М.П. Аппроксимативный способ спектрального анализа. Открытия. Изобретения. 1987;35:138.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.