ГОСТ 31191.5-2007 (ИСО 2631-5:2004) Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 5. Вибрация, содержащая множественные ударные импульсы

Приложение С
(справочное)

     
Использование рекуррентной модели нейронной сети для получения
оценки ускорения реакции поясничного отдела позвоночника
на множественные удары в направлении оси

Экспериментальные исследования показали, что использование линейной модели для расчета отклика на входное воздействие поясничного отдела позвоночника, откалиброванной при низком уровне входной вибрации, приводит к заниженным результатам, если уровень входной вибрации возрастает. Более точные результаты позволяет получить использование нелинейных моделей. Для нахождения оценки ускорения реакции поясничного отдела позвоночника на входное воздействие на подушке сиденья в направлении использована рекуррентная модель нейронной сети (РНС). Данная модель рассчитана для человека, сидящего в свободной позе, выпрямившись, без опоры на спинку сиденья.

Искусственная нейронная сеть представляет собой компиляцию алгоритмов, позволяющих построить модель неизвестной системы по известным сигналам входа и выхода [см. формулы (2) и (3)]. Структура модели представляет собой некоторое число взаимодействующих элементов или нейронов. Каждый нейрон после поступления на вход воздействия с соответствующим весом осуществляет его нелинейное преобразование в выходной сигнал .

Систему описывают набором весовых коэффициентов , получаемых в ходе обучающих экспериментов. Общий выход системы представляет собой линейную сумму взвешенных выходов каждого элемента (нейрона). В РНС реализована обратная связь через подачу на вход выходных сигналов с задержкой . Таким образом, входные сигналы сети представляют собой совокупность задержанных входных сигналов системы (ускорение на подушке сиденья ) и задержанных выходных сигналов сети (). Поскольку каждый выходной сигнал является функцией всех предшествующих входных и выходных сигналов, РНС представляет собой существенно нелинейный фильтр с бесконечной импульсной характеристикой.

Обучение РНС проводилось для вибрации и ударов в направлении в диапазоне амплитуд от -20 до 40 м/с и в диапазоне частот от 0,5 до 40 Гц. Нелинейность модели и соответственно невозможность ее экстраполяции на другие диапазоны ограничивает область применения метода, установленного настоящим стандартом.