- •1.1. Характерные особенности современных НИ
- •1.2. Типовая структура АСНИ
- •1.3. Задачи, решаемые АСНИ
- •1.3.1. Задачи автоматизации экспериментальных исследований
- •1.3.2. Автоматизация этапов НИ, носящих творческий характер
- •1.5. Экономический эффект от автоматизации НИ
- •1.6.1. Экспериментальные исследования
- •1.6.2. Цели автоматизации экспериментальных исследований
- •1.6.3. Назначение АСНИ-Э
- •1.6.5. Структуры АСНИ-Э
- •1.6.6. Функциональная структура АСНИ-Э
- •1.6.7. Основные направления работ по созданию АСНИ-Э
- •Контрольные вопросы
- •2. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА
- •2.3. Второй способ оценки спектральной плотности
- •2.4. Получение вторым способом сглаженной оценки спектральной плотности
- •2.5. Оценка взаимных корреляционных функций двух эргодических случайных процессов
- •Контрольные вопросы
- •3. ПРИМЕНЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА
- •3.1. Оценка частотной характеристики исследуемого объекта, представляющего собой линейную динамическую систему
- •1 GAfk)
- •Контрольные вопросы
- •ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
- •4.1. Генеральная и выборочная совокупность случайной величины X
- •4.2. Задачи, решаемые при статистической обработке результатов измерений случайной величины X
- •4.3. Оценивание по выборке статистических характеристик случайной величины X
- •4.4. Общие свойства точечных оценок
- •4.5. Методы получения точечных оценок параметров закона распределения случайной величины X
- •4.5.1. Метод моментов
- •4.5.2. Метод максимума правдоподобия
- •4.6. Законы распределения, наиболее широко используемые при статистической обработке результатов измерений
- •4.6.1. Нормальное распределение
- •4.6.2. Распределение %2
- •4.6.3. Распределение Стьюдента
- •4.6.4. Распределение Фишера
- •4.7. Доверительный интервал и доверительная вероятность
- •4.8. Корреляционный анализ
- •Контрольные вопросы
- •ГЛАВА 5. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
- •5.1. Статистические математические модели исследуемого объекта
- •5.2. Метод наименьших квадратов
- •5.2.1. Постановка задачи
- •5.2.2. Решение задачи определения математической модели исследуемого объекта
- •5.2.4. Ошибки при выборе вида математической модели исследуемого объекта
- •5.2.5. Проверка адекватности математической модели исследуемого объекта
- •Контрольные вопросы
- •ГЛАВА 6. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
- •6.1. Теория эксперимента
- •6.2. Основные понятия планирования эксперимента
- •6.3. Общие требования к плану эксперимента. О критериях планирования эксперимента
- •6.4. Планы для моделей, описываемых полиномами первого порядка
- •6.4.1. Вид модели
- •6.4.2. Полные факторные планы
- •6.4.3. Дробные факторные планы
- •6.5.1. Вид модели
- •6.5.2. Применение полных факторных планов для моделей типа (6.40)
- •6.5.3. Применение дробных факторных планов для модели типа (6.40) и порядок смешивания оценок коэффициентов
- •6.5.4. Вычислительные формулы и свойства планов 2" р
- •6.6. Планы для квадратичных моделей
- •6.6.1. Вводные замечания
- •6.6.2. Ортогональные центральные композиционные планы
- •Контрольные вопросы
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •Файзрахманов Рустам Абубакирович, Липатов Иван Николаевич
- •АВТОМАТИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
для оперативного предоставления исследователю сведений о ходе эксперимента.
Подсистема обработки информации и принятия решений реализует основные алгоритмы обработки экспериментальных данных, интерпре тации результатов эксперимента, его планирования и управления им.
Подсистема хранения и накопления информации выполняет функции «банка данных», в котором сосредоточиваются основные сведения, необходимые для реализации алгоритмов обработки ин формации, а также результаты серий экспериментов. В ряде АСНИ она развивается в информационно-справочную подсистему, которая в общем случае входит в состав комплексной системы автоматизации НИ научного центра и осуществляет связь с патентным бюро, научнотехнической библиотекой, справочными фондами научных организа ций аналогичного профиля.
Подсистема документирования результатов осуществляет вывод и представляет в требуемых формах результаты обработки экспери ментальных данных.
Подсистема связи с другими системами обеспечивает обмен ин формацией с АСНИ, функционирующими в научных организациях смежного профиля, и с системами более высокого уровня (например, типа АСУ НИИ).
1.6.7. Основные направления работ по созданию АСНИ-Э
Главные направления, по которым развиваются работы по созда нию АСНИ-Э, следующие:
-увеличение быстродействия и производительности систем;
-повышение точности результатов исследований;
-увеличение надежности систем;
-усовершенствование алгоритмов действия аппаратуры и мате матического обеспечения ЭВМ, используемых в системах;
-создание измерительной, преобразующей и коммутирующей аппаратуры на новых принципах;
-усовершенствование архитектуры в целях увеличения струк турной гибкости систем, обеспечивающей быстрое приспособление
кменяющимся условиям эксперимента.
1.7. Перспективные тенденции развития
работ по автоматизации НИ
Можно выделить следующие перспективные тенденции развития работ по автоматизации НИ:
1. Последовательное расширение и углубление задач автоматизации: а) для применение АСНИ в первую очередь в тех областях науки
итехники, где получение новых результатов невозможно без исполь зования средств автоматизации;
б) автоматизация основных этапов НИ (от оперативного плани рования и управления экспериментами до перспективного планирова ния основных направлений НИ).
2.Тематическая, функциональная и территориальная интеграция при создании АСНИ коллективного пользования:
а) для крупных экспериментальных, исследовательских и опыт ных установок в научно-исследовательских и проектных организаци ях, высших учебных заведениях, на предприятиях и т.д.;
б) отдельных крупных научно-исследовательских и проектных ор ганизаций, проводящих комплексные исследования сложных объектов;
в) взаимосвязанных единой программой работ научных групп, род ственных по тематике исследовательских и проектных организаций;
г) территориально объединенных групп исследовательских и про ектных организаций, научных центров.
3.Использование при создании АСНИ достижений фундамен тальных исследований, в первую очередь вычислительной математи ки, математической статистики и теории планирования эксперимента,
атакже результатов, полученных при создании и применении АСУ других классов (АСУТП, САПР и т.д.)
4.Типизация, унификация и стандартизация проектных решений при создании АСНИ на основе соответствующих государственных
имеждународных стандартов для обеспечения максимальной совмес тимости технических и программных средств, создания базовых сис тем, ориентированных на типовые методики по направлениям наук (проблемно-ориентированных систем).
Унификация аппаратных и программных средств автоматизации за счет расширяющегося применения стандартов.
Внедрение модульных структур организации технического, про граммного, информационного и методологического обеспечения АСНИ.
5.Реализация технической базы АСНИ - типовых измерительно вычислительных и управляющих комплексов, устройств для расши рения комплексов и сопряжения ЭВМ с объектами автоматизации, периферийных устройств - преимущественно на основе перспектив ных средств микропроцессорной техники, в наибольшей степени удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к средствам автома тизации со стороны объектов автоматизации в данной области.
6.Реализация программного и информационного обеспечения на основе применения поставляемых промышленностью, в том числе стандартных и общеупотребительных, операционных систем реально го времени, языков программирования высокого уровня, пакетов при кладных программ.
Разработка и использование эффективных по информационным критериям и критериям минимума вычислительных затрат канонизи рованных алгоритмов обработки информации, обеспечивающих де композицию вычислительного процесса за счет выявления паралле лизма в решаемых задачах.
7.Децентрализация функций обработки информации за счет ие рархической структуры построения систем. Перенос «центра тяже сти» обработки информации на более ранние этапы ее получения.
Оптимизация процедур информационно-измерительного описа ния объектов автоматизации, обеспечивающая редукцию входных данных и, как следствие, сокращение вычислительных затрат на этапе первичной обработки информации в АСНИ.
Применение аппаратурных решений наиболее употребительных алгоритмов обработки информации.
8.Интенсивное развитие дисплейной техники и интерактивных методов работы экспериментатора.
Контрольные вопросы
1.Что является результатом НИ?
2.С чего начинается НИ?
3.Что понимается под экспериментальными НИ?
4.Какую роль играет планирование эксперимента при использо вании методов физического моделирования?
5.Что является основной целью эксперимента?
6.С какой целью накапливается первичная информация об ис следуемом явлении?
7.Что понимается под теоретическими НИ?
8.В чем особенность фундаментальных НИ?
9.В чем особенность прикладных НИ?
10.Каковы основные требования к автоматизации эксперимен тальных НИ?
11.Как выглядит функциональная схема системы эксперимен тального исследования?
12.Каковы типовые АСНИ-Э?
13.Как выглядит структурная схема системы сбора эксперимен тальных данных?
14.Как выглядит структурная схема системы обработки экспе риментальных данных?
15.Как выглядит структурная схема системы управления экспе риментом в реальном масштабе времени?
16.Как выглядит структурная схема системы автоматизации на учных расчетов и моделирования?
17.Каковы характерные задачи автоматизации эксперименталь ных исследований?
18.Как выглядит типовая структура АСНИ?
19.Что является предметом экспериментального исследования?
20.Каковы основные этапы методики экспериментального ис следования?
21.Какие задачи решает АСНИ-Э?
22.Какую работу выполняет человек-экспериментатор при осу ществлении планирования эксперимента в АСНИ-Э?
23.Что обеспечивает АСНИ-Э?
24.Какие основные требования предъявляются к АСНИ-Э?
25.Каковы принципы построения АСНИ-Э?
26.Каковы основные элементы технических средств АСНИ-Э?
27.Каковы типовые структуры АСНИ-Э?
28.Какие основные подсистемы содержит функциональная структура АСНИ-Э?
29.Каковы основные направления работ по созданию АСНИ-Э?
30.Каковы особенности автоматизации этапов НИ, носящих творческий характер?
31.Каковы основные факторы экономической эффективности от автоматизации НИ?
32.Что включают в себя задачи автоматизации при проведении теоретических исследований?
33.В чем отличие задач автоматизации, связанных с информаци онно-поисковой деятельностью?
34.Каковы перспективные тенденции развития работ по авто матизации НИ?
35.Каковы цели автоматизации экспериментальных исследований?