Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Cardiac arrhythmia classification using the phase space sorted by Poincare sections

Yaghoobi Karimui R., Azadi S.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2017

|

Vol. 37, no. 4

690--700

EN

Many methods for automatic heartbeat classification have been applied and reported in literature, but methods, which used the basin geometry of quasi-periodic oscillations of electrocardiogram (ECG) signal in the phase space for classifying cardiac arrhythmias, frequently extracted a limited amount of information of this geometry. Therefore, in this study, we proposed a novel technique based on Poincare section to quantify the basin of quasi-periodic oscillations, which can fill the mentioned gap to some extent. For this purpose, we first reconstructed the two-dimensional phase space of ECG signal. Then, we sorted this space using the Poincare sections in different angles. Finally, we evaluated the geometric features extracted from the sorted spaces of five heartbeat groups recommend by the association for the advancement of medical instrumentation (AAMI) by using the sequential forward selection (SFS) algorithm. The results of this algorithm indicated that a combination of nine features extracted from the sorted phase space along with per and post instantaneous heart rate could significantly separate the five heartbeat groups (99.23% and 96.07% for training and testing sets, respectively). Comparing these results with the results of earlier work also indicated that our proposed method had a figure of merit (FOM) about 32.12%. Therefore, this new technique not only can quantify the basin geometry of quasi-periodic oscillations of ECG signal in the phase space, but also its output can improve the performance of detection systems developed for the cardiac arrhythmias, especially in the five heartbeat groups recommend by the AAMI.

2

Why must we work in the phase space?

Sławianowski J. J., Schroeck Jr F. E., Martens A.

IPPT Reports on Fundamental Technological Research

|

2016

|

nr 1

1--162

EN

We are going to prove that the phase-space description is fundamental both in the classical and quantum physics. It is shown that many problems in statistical mechanics, quantum mechanics, quasi-classical theory and in the theory of integrable systems may be well-formulated only in the phase-space language. There are some misunderstandings and confusions concerning the concept of induced probability and entropy on the submanifolds of the phase space. First of all, they are restricted only to hypersurfaces in the phase space, i.e., to the manifolds of the defect of dimension equal to one. But what is more important, it was assumed there that the phase-space geometry was metrical-Euclidean and the resulting metric geometry of the microcanonical ensemble was obtained by the reduction of the primary Euclidean geometry to the corresponding submanifold. But it is well-known that the phase-space manifold has no natural metric geometry and that all concepts to be used must be of symplectic origin. Otherwise they are just accidental or artificial. So, instead we show that even if the configuration space is endowed with some metric, then in general the true geometry of submanifolds in the corresponding cotangent bundle (phase-space) is of different origin which has nothing to do with the mentioned configuration space Riemannian geometry, instead it is of purely symplectic origin. And this is sufficient to constructing microcanonical ensemble and entropy concepts. In any case, the purely symplectic phase-space geometry is sufficient to obtain everything within the completely metric-free language.

PL

Chcemy wykazać, że opis zjawisk mechanicznych oparty na pojęciu przestrzeni fazowej jest fundamentalny zarówno z klasycznego jak i kwantowego punktu widzenia. Pokazujemy, że liczne problemy mechaniki statystycznej, teorii kwantów i mechaniki quasiklasycznej oraz teorii układów całkowalnych mogą być dobrze sformułowane wyłącznie w języku symplektycznej przestrzeni fazowej. Istnieje mnóstwo nieporozumień czy wręcz błędów dotyczących pojęcia prawdopodobieństwa warunkowego i entropii w przypadku podrozmaitości przestrzeni fazowej. Przede wszystkim są one zazwyczaj definiowane dla przypadku powierzchni o defekcie wymiaru jeden. Co jednak dużo ważniejsze, zwykle zakłada się, że przestrzeń fazowa ma jednocześnie metryczną geometrię Euklidesową. Geometria metryczna podrozmaitości, używana w konstrukcji zespołu mikrokanonicznego, jest otrzymywana jako redukcja, ograniczenie pierwotnej geometrii Euklidesowej. Wiadomo jednak, że rozmaitość przestrzeni fazowej nie ma żadnej „wrodzonej” geometrii metrycznej i że wszystkie podstawowe pojęcia, wyjąwszy dynamikę konkretnych modeli, muszą mieć czysto symplektyczną genezę. W przeciwnym wypadku są one przypadkowe lub wręcz sztuczne. Zatem, nawet jeśli wyjściowa przestrzeń konfiguracyjna ma zadaną geometrię typu metrycznego, to na ogół właściwa geometria podrozmaitości w wiązce ko-stycznej, przynajmniej ta istotna dla pojęć statystycznych, nie jest związana z metryką konfiguracyjną i ma czysto symplektyczną genezę. I to wystarcza dla skonstruowania pojęcia zespołu mikrokanonicznego i entropii. W każdym razie, czysto symplektyczna geometria przestrzeni fazowej wystarcza do otrzymania pojęć mechaniki statystycznej w obrębie języka całkowicie niemetrycznego. W przypadku, gdy przestrzeń konfiguracyjna jest Euklidesowa, implikowane przez metrykę pojęcia statystyczne pokrywają się z symplektycznymi. W ogólnym wypadku nie musi tak być. Pokazujemy, że pojęcia te dadzą się wprowadzić w języku czysto symplektycznym, niezależnym od metryki konfiguracyjnej. Dotyczy to także uogólnionych rozkładów mikrokanonicznych.

3

Wykorzystanie składowych głównych z normą L1 do filtracji projekcyjnej

Przybyła T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 5

134--137

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano zmodyfikowaną metodę nieliniowej filtracji projekcyjnej. Zaproponowana modyfikacja dotyczy problemu wyznaczania podprzestrzeni projekcyjnej. W oryginalnej metodzie filtracji do wyznaczenia podprzestrzeni projekcyjnej wykorzystuje się metodę analizy składowych głównych (PCA), gdzie wykorzystywana jest norma L2. Norma L2 wrażliwa jest na próbki obce, stąd zaproponowano metodę PCA z normą L1 do wyznaczenia podprzestrzeni projekcyjnej jak również do wyznaczenia końcowej wartości próbki sygnału.

EN

The paper presents a modification of nonlinear state-space projections (NSSP) method. The proposed approach deals with the sub-space estimation problem. In the original NSSP method, the principal component analysis (PCA) is used for the sub-space determination. The classical PCA uses L2 norm which is sensitive to outliers. Thus, in this paper the L1 norm PCA is proposed for a sub-space determination as well as for the final value of the processed signal sample

4

Methods of submitting models in project-oriented management of transboundary rescue subdivisions

Chmiel P., Olenjuk J., Pidgorodeckyi Y., Martyn E.

Prace Naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie. Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa

|

2014

|

T. 2

31-48

PL

Celem pracy jest analiza, projektowanie, badanie i praktyczne zastosowanie metod modelowania procesów zarządzania zorientowanego projektowo systemów transgranicznych i jednostek operacyjno-ratowniczych dotyczących likwidacji sytuacji nadzwyczajnych. W pracy wykorzystano geometryczną metodę badania relacji programów i projektów w dziedzinie integracji międzynarodowej i zarządzania systemami transgranicznymi i jednostkami operacyjno-ratowniczymi. Przedstawione wyniki badań naukowych pozwalają na podstawie analizy, selekcji i poprawy elementu ze zbioru modeli geometrii stosowanej zaproponować skuteczną metodę geometryczną badania dynamiki procesów geometrycznych i optymalizacji poszczególnych elementów zarządzania projektami, programami i portfelami poprzez osiągnięcie wystarczającej mobilności sił i środków drużyn operacyjno-ratowniczych. Wyniki badań pozwoliły zaproponować skuteczne modele geometryczne, które biorą pod uwagę odpowiednią liczbę badanych parametrów procesu parametrycznego w przestrzeni stanów systemu zarządzania programami i projektami w dziedzinie integracji międzynarodowej i wdrażania systemów transgranicznych i zespołów operacyjno-ratowniczych. Stosowanie proponowanych modeli wykorzystujących metody zastosowanej geometrii wielowymiarowej w przestrzeni pozwala graficznie i wizualnie za pomocą prostych operacji geometrycznych na zbadanie ogólnych i częściowych przypadków interakcji sił i zasobów w procesie zarządzania projektowego i organizacyjnego jednostek ratowniczych. Geometryczne środki dają możliwość oceny stopnia mobilności sił i środków służb ratowniczych i skuteczności działań w sytuacjach nadzwyczajnych.

EN

Objective: Analysis, design, research and practical use of modeling methods of processes of project-oriented management of transboundary systems and operational and rescue subdivisions of emergency response/ situations liquidation. Methods: Geometric research method of intercommunication of programs and projects in international integration field and management of transboundary systems and operational rescue subdivisions. Results: Results of scientific research based on the analysis, selection, improving of the element from the set of models of applied geometry permit to offer effective geometric research method of processes of dynamics and optimization of individual elements at the office projects management, programs and portfolios of projects by achieving sufficient mobility of forces and means of operational rescue subdivisions, ensuring at the proper ratio of parameters for the purposes of general system of project-oriented control ensuring high efficiency of interaction of added formations of neighboring countries at extinguishing fires and mitigation of accidents and natural disasters. Conclusions: The studies allowed to offer effective geometric models that take into account sufficient number of parameters of parametric process in the state space of management system of programs and projects in the field of international integration and implementation of cross-border system and operational rescue subdivisions. The application of proposed models using methods of applied multidimensional geometry in the parameter space formed by a number of different dimensions, allows figuratively and graphically by simple geometric operations to explore general and partial cases of interactions of forces and means in the process of office project organizational management added by rescue groups. Geometric means/tools enable to assess the degree of mobility of forces and means of rescue formations and effectiveness of the action liquidation of emergency situation.

5

Modeling of the friction process in a frictional pair of vehicle disc brake using phase space

Polak A., Oleksowicz S.

Problemy Eksploatacji

|

2009

|

nr 2

7-17

EN

The paper presents the possibility of applying selected topological tools in the process of the modeling, diagnosing, and monitoring of a friction pair. The paper includes a presentation of the parameters describing the working conditions of a frictional pair in the phase space (PS), which permits the elimination of the time component from the data in the form of a time series, which enables the analysis of non-linear periodic behaviours of the phase point. The trace of the trajectory of the phase point presents the character of the process concerned. This information is unavailable in the traditional analysis preceded by a process of the preparation of experimental data (statistical processes). Interpretation of the oscillation of the system is possible by using a graphic presentation of the results in the phase space. Such a manner of analysing the parameters of the operation of a frictional pair enables the prediction of the condition of the system in a short period of time.

PL

Artykuł przedstawia możliwość zastosowania wybranych narzędzi topologii matematycznej w procesie modelowania, diagnostyki oraz monitoringu pary ciernej. Przedstawienie parametrów opisujących stan pracy pary trącej w przestrzeni fazowej prowadzi do eliminacji składowej czasowej z rozpatrywanego szeregu czasowego danych wejściowych, co pozwala na analizę nieliniowych, okresowych zachowań punktu fazowego. Droga trajektorii punktu fazowego przedstawia charakter procesu tarcia. Informacja ta jest niedostępna w tradycyjnej analizie danych, poprzedzonej wstępną obróbką danych (procesy statystyczne). Interpretacja oscylacji generowanych przez system jest możliwa za pomocą graficznej prezentacji wyników w przestrzeni fazowej oraz parametrów opisujących zachowanie trajektorii punktu fazowego.

6

An analysis of generalized distances between mining-induced seismic events

Mortimer Z., Korytowska B., Laskownicka A.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 35, z. 2/1

523-528

PL

Na bazie szeregów czasowych odległości epicentralnych lub hipocentralnych, energii i czasu pomiędzy kolejnymi zdarzeniami sejsmiczności indukowanej w kopalni złota i węgla konstruowane są fazowe przestrzenie zanurzone. Badane są odległości na trajektorii pomiędzy następującymi po sobie zdarzeniami, tak by wszystkie dostępne zmienne równocześnie oddziaływały na te wartości. Głównym problemem jest normalizacja zmiennych w taki sposób, aby można wyróżnić okresy poprzedzające zdarzenia wysokoenergetyczne. Aby ocenić czy proces przejawia trwałą korelację długookresową oszacowane zostały wartości wykładnika Hursta.

7

Sterowanie ślizgowe aktywnego łożyska magnetycznego

Gosiewski Z., Żokowski M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Budowa i Eksploatacja Maszyn

|

2006

|

Z. 13

57-70

PL

W artykule przedstawiono metodę projektowania sterowania ślizgowego typu przekaźnikowego - dwustanowego (ang. bang-bang) dla jednej osi siłownika łożyska magnetycznego. Omówiono metodę płaszczyzny fazowej, z której korzysta się przy projektowaniu sterowania ślizgowego (użyto dwóch płaszczyzn przełączających opisanych odpowiednimi funkcjami . Dwa elektromagnesy siłownika zasilane są stałym napięciem poprzez przełączanie napięcia pomiędzy jego dodatnią a ujemną wartością. Dla pojedynczej osi aktywnego łożyska magnetycznego przedstawiono teorię sterowania ślizgowego i jego implementację matematyczną dla układu wirnik-łożysko magnetyczne.

EN

The methodology of sliding mode control design for active magnetic bearings is presented in the paper. The phase plane method with using of two switching planes (described by functions s1(x), s2(x)) is shown. The sliding motion is realized in the state subspace, when s1(x) s2(x)>0 or =0. Two opposite electromagnets are supplied by constant voltage with switching between the positive and negative values of the voltage. For the rotor-bearing system shown in the below Figure the complete theory of bang-bang control is developed.

8

Badania dynamiki zdarzeń w przestrzeni fazowej procesu sejsmiczności indukowanej

Laskownicka A., Mortimer Z., Korytowska B.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2006

|

nr 6

32-34

PL

Prezentowane są badania wielowymiarowej przestrzeni fazowej strumienia sejsmiczności. Dynamika układu przejawia się przez zmiany zdarzeń sejsmicznych na trajektorii fazowej procesu. Wymiary przestrzeni fazowej i jej atraktor zostały oszacowane przy zastosowaniu szeregów czasowych uogólnionej odległości pomiędzy kolejnymi wstrząsami w przestrzeni energii i położenia zdarzeń.

EN

Phenomena of mining induced seismicity are presented as nonlinear dynamics systems. The dynamics is characterized by changes of the seismic event position on the phase trajectory of the process. Embedded spaces constructed from the observations of individual variables were analysed. Dimensions of the phase space and its attractor were approximated based on the time series of the time distance and generalized distance between succeeding shocks, energy and the epicentre/hypocenter. Attention was chiefly concentrated on the generalized distances between succeeding shocks and their variations during high and low seismic activity.

9

Fractional Kalman filter algorithm for the states, parameters and order of fractional system estimation

Sierociuk D., Dzieliński A.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2006

|

Vol. 16, no 1

129-140

EN

This paper presents a generalization of the Kalman filter for linear and nonlinear fractional order discrete state-space systems. Linear and nonlinear discrete fractional order state-space systems are also introduced. The simplified kalman filter for the linear case is called the fractional Kalman filter and its nonlinear extension is named the extended fractional Kalman filter. The background and motivations for using such techniques are given, and some algorithms are discussed. The paper also shows a simple numerical example of linear state estimation. Finally, as an example of nonlinear estimation, the paper discusses the possibility of using these algorithms for parameters and fractional order estimation for fractional order systems. Numerical examples of the use of these algorithms in a general nonlinear case are presented.

10

Dynamic Algorithm for Linear Quadratic Gaussian Predictive Control

Ordys A. W., Hangstrup M. E., Grimble M. J.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2000

|

Vol. 10, no 2

227-244

EN

In this paper, the optimal control law is derived for a multi-variable state-space Linear Quadratic Gaussian Predictive Controller (LQGPC). A dynamic performance index is utilized resulting in an optimal steady-state controller. Knowledge of future reference values is incorporated into the controller design and the solution is derived using the method of Lagrange multipliers. It is shown how the well-known GPC controller can be obtained as a special case of the LQGPC controller design. The important advantage of using the LQGPC framework for designing predictive controllers is that, based on stabilizing properties of LQG control, it enables a systematic approach to selection of the design parameters to yield a stable closed-loop system. The system model considered in this paper can be further extended toalso include direct feed-through and knowledge about future external inputs.