- •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
-стандартизация интерфейса;
-интерактивный (диалоговый) режим системы.
Принципы построения системы взаимосвязаны между собой. Модульность обеспечивает возможность построения систем раз
личной конфигурации из стандартных модулей технического и про граммного обеспечения. Стандартизация интерфейса (сопряжения) между модулями обеспечивает быструю замену устаревших модулей новыми, более совершенными. Применение общей шины позволяет унифицировать связь между модулями, упростить систему и повысить ее надежность, а также обеспечивает возможность изменять и расши рять систему. Для расширяемости системы необходимо предусмотреть возможность построения многоуровневой (иерархической) структуры с реализацией на каждом уровне определенного класса задач. С ростом количества уровней трудности создания системы возрастают, так как требуется обеспечить не только функционирование каждого из них в отдельности, но и их взаимное согласование (по функциям, характе ристикам, информационным связям).
В АСНИ-Э при распределении функциональных подсистем по ие рархическим уровням следует учитывать, что взаимодействие с внеш ней средой происходит на нижнем уровне системы, а основная перера ботка информации, интерпретация результатов эксперимента и связь с другими системами осуществляются на верхнем уровне. В практике создания АСНИ-Э наибольшее распространение получили двухуров невые иерархические структуры, а также одноуровневые автономно функционирующие системы для решения задач автоматизации массо вого лабораторного эксперимента.
Интерактивный (диалоговый) режим работы АСНИ-Э обеспечи вает возможность быстрого обмена данными между человеком и сис темой, что важно при наладке системы и, особенно в аварийных си туациях, а также удобно при нормальной эксплуатации системы, когда необходимо скорректировать план эксперимента.
1.6.5. Структуры АСНИ-Э
Создание любой системы начинается с выбора ее структуры. Структура системы определяется взаимосвязью ее элементов. Типо выми элементами технических средств АСНИ-Э являются:
- измерительные устройства (ИУ) и системы (ИС) (комплекс из мерительных устройств);
-устройства (УПД) и системы (СПД) передачи данных или про цессоры связи (ПС) и каналы связи (КС);
-устройства хранения данных (УХД) - банк данных (БД);
- электронные вычислительные машины (ЭВМ), включающие в качестве основных элементов процессор (П), оперативную память (ОП), внешнюю память (ВП) и канал ввода-вывода (КВВ) или про цессор обмена данными (ПОД);
-устройства отображения (вывода) данных (УОД) - дисплей (Д);
-устройства ввода данных (УВД);
-исполнительные устройства (механизмы) управления (ИУУ). Устройства ввода и вывода данных с отображением и регистраци
ей образуют комплекс технических устройств, называемых термина лами. Терминалы с аппаратурой передачи данных, включающей про цессоры и каналы связи, образуют класс удаленных терминалов. Комплекс терминала и ЭВМ называется интеллектуальным термина лом. Измерительные устройства и исполнительные устройства управ ления, предназначенные для обмена данными между ЭВМ и экспери ментальной установкой, образуют класс специальных терминалов в отличие от терминалов общего назначения для обмена данными ме жду ЭВМ и человеком.
В зависимости от формы представления информации все устрой ства делятся на дискретные и аналоговые. В связи с быстрым разви тием микроэлектроники и средств вычислительной техники обработка и передача данных, как правило, осуществляются в дискретном виде.
По характеру расположения элементов АСНИ-Э делятся на сис темы с сосредоточенными элементами (локальные системы) и систе мы с распределенными (удаленными) элементами (информационно вычислительные сети).
Взависимости от назначения можно выделить типовые АСНИ-Э:
-система сбора экспериментальных данных (рис 1.3);
Рис. 1.3
- система обработки данных (рис. 1.4);
1 3 I °
<и
Г)
Рис. 1.4
- система управления экспериментом в реальном масштабе вре мени (рис. 1.5);
Ж
3
К й
Б S
к о
<DО н
с
о
О
Рис. 1.5
- система автоматизации научных расчетов и моделирования (рис. 1.6);
f
Рис. 1.6
Структура (конфигурация) АСНИ-Э определяется набором ре шаемых задач, техническим составом системы и расположением ис точников и приемников информации. В классе типовых структур в АСНИ-Э широкое распространение получили следующие:
- узловая структура, когда один центральный элемент (ЦЭ) со единяется радиальными индивидуальными линиями с периферийны ми элементами (рис 1.7);
- цепочечная магистральная структура, когда информация пере дается по цепочке от элемента к элементу (рис. 1.8);
«—О—*о—<3
Рис. 1.8
- магистральная структура с общей шиной, когда все элементы системы подключены к общей шине управления и передачи данных (рис. 1.9);
- иерархическая (многоуровневая) структура, когда элементы расположены на нескольких уровнях, причем элементы нижнего уровня образуют с центральным элементом верхнего уровня узловую (рис. 1.10) или магистральную структуру (рис. 1.11)
-радиальная структура, когда центральный элемент соединяется
сцепочечной (рис. 1.12) или магистральной структурой периферий ных элементов (рис. 1.13);
W пэ
Рис. 1.12