Алгоритмический подход к совершенствованию ИИС на основе новых моделей представления сигналов
Диссертация
В последние годы улучшение многих характеристик ИИС было достигнуто благодаря использованию микропроцессорной техники. Рассредоточение вычислительной мощности по различным уровням и блокам ИИС позволяет уменьшить потоки информации, сократить общее время обработки, повысить надежность работы системы. В ИИС широко используется многофункциональная обработка измерительной информации за счет… Читать ещё >
Содержание
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
- 1. 1. Принципы построения систем на основе измерительного эксперимента
- 1. 2. Роль информационных сигналов ИИС
- 1. 3. Применение методов дискретизации в ИИС
- 1. 3. 1. Критерии выбора шага дискретизации
- 1. 3. 2. Адаптивная дискретизация
- 1. 4. Развитие метода адаптивной дискретизации на основе квантового критерия
- 1. 5. Применение статистических и корреляционно-спектральных характеристик сигнала в системах диагностики и контроля
- 1. 6. Подходы к сжатию данных для каналов передачи ИИС
- 1. 7. Алгоритмический подход к совершенствованию преобразователей
- 1. 8. Постановка задачи исследований
- 1. 9. Выводы
- 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ ИИС
- 2. 1. Совершенствование каналов передачи информации на основе адаптивного сжатия
- 2. 1. 1. Алгоритм сжатия-восстановления
- 2. 1. 2. Схемная реализация алгоритма
- 2. 2. Совершенствование АЦП параллельного действия
- 2. 2. 1. Обоснование адаптивной дискретизации
- 2. 2. 2. Схемная реализация метода адаптивной дискретизации
- 2. 2. 3. Оценка распределения случайного сигнала при дискретизации по уровню (квантовании по времени)
- 2. 3. Измерительный преобразователь на основе алгоритмического подхода
- 2. 4. Выводы. з: МОДЕЛИРОВАНИЕ ИИС
- 3. 1. Задачи моделирования ИИ С
- 3. 2. Особенности моделирования объекта исследования и датчиков
- 3. 2. 1. Принцип моделирования сигналов с заданными свойствами
- 3. 2. 2. Моделирование датчиков и измерительных цепей
- 3. 2. 3. Моделирование датчиков в среде Electronics WorkBench
- 3. 2. 4. Математические и электромеханические модели датчика
- 3. 2. 5. Универсальный подход к моделированию
- 3. 3. Моделирование аналого-цифрового преобразователя
- 3. 3. 1. Модель квантователя
- 3. 3. 2. Модель дискретизатора
- 3. 3. 3. Обобщенная модель АЦП
- 3. 4. Моделирование виртуальной ИИС
- 3. 4. 1. Особенности моделирования ИИС в среде Delph
- 3. 4. 2. Структура программного обеспечения
- 3. 4. 3. Описание программного продукта
- 3. 4. 4. Результаты исследования виртуальной ИИС
- 3. 5. Выводы
- 2. 1. Совершенствование каналов передачи информации на основе адаптивного сжатия
Список литературы
- Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: структура и алгоритмыг системотехническое проектирование //Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. — с. 438
- Чернявский Е.А., Недосекин Д. Д., Алексеев В. В. Измерительно-вычислительные средства автоматизации производственных процессов: Учебное пособие для вузов. —Л.: Энергоатомиздат, 1989. 272 с.
- Кавалеров Г. И. Измерительные — вычислительные комплексы // Прибо-ф ры и системы управления. № 11. 1977. С. 23−27.
- Осадчий Е.П., Берестень М. П., Мясникова Н. В., Строганов М. П. Анализ быстропеременных процессов в сложных технических системах: Учебное пособие. Пенза: ПГТУ, 1996. — 62с.
- МикроЭВМ в информационно-измерительных системах / С.М. Пере-верткин, Н. Н. Гаранин, Ю. Н. Костин, Миронов И. И. — М.: Машиностроение, 1987. — 248 с. ф 6. Голдман С. Теория информации. М.: Изд-во иностр. лит., 1957.
- Кавалеров Г. И., Мандельштам С. М. Введение в информационную теорию измерений. М.: Энергия, 1974. 376 с.
- Кузьмин И.В., Кедрус В. А. Основы теории информации и кодирования. — Киев: изд. объед. «Выща школа», 1977. — 280 с.
- Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. 3-е изд. — М.: Советское радио, 1977. — 608 с.
- Осадчий Е.П., Строганов М. П., Шкодырев В. П. Цифровая обработка сигналов датчиков: Учебное пособие. — Пенза: ППИ, 1989. 64 с.
- Трофимова И.П. Системы обработки и хранения информации: Учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматизированные системы обработки информации и управления». М.: Высшая школа, 1989. — 191 с.
- Баранов J1.A. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 304 с.
- Щ 13. Брагин А. А., Семенюк А. Л. Основы метрологического обеспечения аналого-цифровых преобразователей электрических сигналов. М.: Изд.-во стандартов, 1989. — 160 с.
- Темников Ф.Е., Афонин В. А., Дмитриев В. И. Теоретические основы информационной техники, М.: Энергия* 1979. —312 с.
- Отнес Р., Эноксон J1. Прикладной анализ временных рядов /Пер. с англ.-М.: Мир, 1982.-428 с.
- Основы расчета спектральных характеристик: Учеб. пособие / Н.В. Мяс-никова, М. П. Строганов, М. П. Берестень и др. / Под ред. М. П. Строганова. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1995. — 51 с.
- Основы математической статистики и обработки результатов измерений: Конспект лекций/ Р. В. Долидзе, Ю. П. Кирин, Е. А. Ломтев, Е. А. Чернявский. Пенза: ППИ, 1989. — 59 с.
- Еремеев И.С. Устройство сжатия информации: Гибридные компараторы информации. М.: Энергия, 1980. — 160 с.
- Свириденко В.А. Анализ систем со сжатием данных. — М.: Связь, 1977. -183 с.
- Костин Ю.Н., Новоселов О. Н., Переверткин С. М. Сравнение алгоритмов сжатия данных с однопараметрической адаптацией // Вопросы расчета и проектирования автоматических информационных систем: Тр. МВТУ им Н. Э. Баумана. М., 1978. — № 270. — с. 28−30
- Иосифов В.П., Карпов В. И., Строганов М. П. Линейные динамические системы. Математические модели и анализ: Учебное пособие. Пенза: Изд-во ПГУ, 1998. — 52 с.
- Нуберт Г. П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л.: «Энергия», 1970. — 360 с.
- Пащенко В.В., Маланин В. П. Измерительные цепи датчиков систем ав166томатики: Учеб. пособие / Под ред. Е. П. Осадчего. Пенза: ППИ, 1990. -68 с.
- Иориш Ю.И. Виброметрия. Измерение вибрации и ударов. Общая теория* методы и приборы-- М^Машгиз, 1963. 771 с.
- Маликов В.Т., Кветный Р. Н. Вычислительные методы и применение ЭВМ: Учебное пособие. К.: Выща школа, Головное изд-во. — 1989. -213 с.
- Михалевич В. С., Волкович В. JI. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.: Наука, 1982.
- Анисимов Б.В., Голубкин В. Н., Петраков С. В. Аналоговые и гибридные ЭВМ: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1986. — 288 с.
- Цифровое моделирование случайных сигналов в устройствах автоматики: Метод, указ. к решению задач с применением ЦВМ. — Пенза: ППИ, 1984.-40 с.
- Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. — М.: Советское радио, 1971. — 111с.
- Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация. — М.: Мир, 1982.-848 с.
- Исмаилов Ш. Ю., Комшилов О. А., Шкодырев В. П. Инженерная методика расчета рекурсивных цифровых фильтров N-ro порядка. Известия вузов. Приборостроение, 1979, № 2.
- Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. — М.: Мир, 1974.
- Кондалев А.И., Никитин А. Н. и др. Вопросы проектирования преобразователей формы информации. — К.: «Наукова думка», 1977. 240 с.
- Дубровский И. И., Финякин JI.H., Кафаров В. В. Устройство параллельного ввода аналоговой информации в микро-ЭВМ // Микропроцессорные средства и системы 1986 № 5, С. 81 82.
- Тарвер Графики для выбора аналого-цифровых преобразователей // Электроника, 1974, Т.47, № 4, С. 65−67.
- Гитис Э.И., Пискулов Е. А. Аналого-цифровые преобразователи: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1981. — 360 с.
- Корн Г. Моделирование случайных процессов на аналоговых и аналогоцифровых машинах. М.: Мир, 1968.
- Петровский А^А.^Методы и микропроцессорные средства обработки широкополосных и быстропротекающих процессов в реальном времени / Под ред. Г. В. Римского. Минск: Наука и техника, 1989. — 272 с.
- Мясникова Н.В., Долгих JI.A. Модели сигналов на основе статистических и корреляционно-спектральных характеристик // Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвуз. сб. научн. тр. Пенза, Издт во Пенз. гос. ун.-та, 1999. Вып. 19. — С. 102−107.
- Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1981.
- Преобразователи формы информации для малых ЭВМ / Кондалев А. И., Багацкий В. А., Романов В. А., Фабричев В. А. Киев: Наук. думка, 1982. — 312 с.
- А. с. 1 287 183 А1 СССР. Устройство для определения экстремумов // В. ф, Е. Козлов // Открытия. Изобретения G06 F15/3 6
- Зданович В.В. Влияние ошибок дискретизации по уровню на точность представления случайных величин в цифровой форме // Известия вузов. Приборостроение. Т. XII, № 5, 1969.
- Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т. 2. Пер. с англ. М.: Мир, 1993. — 371 с.
- Мирский Г .Я. Микропроцессоры в измерительных приборах. — М.: Радио и связь, 1984. 160 с.
- Орнатский П. П. Теоретические основы информационно-измерительной
- Ф) техники. К.: «Вища школа», 1976. — 432 с.
- Алиев Т.М., А.А. Тер-Хачатуров и др. Итерационные методы повышения точности измерений. Ташкент: Высшая школа, 1986. — 200 с.
- Гельман М.М., Шаповал Г. Г. Автоматическая коррекция систематических погрешностей в преобразователях «напряжение-код». М.: Энергия, 1974. — 88 с.
- Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые). Киев: Вища школа, 1973. — 552 с.
- Пейтон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ, 1994. — 352 с.
- Мэтчо Дж. и др. Delphi 2. Руководство для профессионалов: пер. с англ.- Спб.: BHV Санкт-Петербург, 1997. — 784 с.
- Кен Хендрсон Delphi 3. Руководство разработчика. Киев-Москва: Диалектика, 1997.
- Том Сван Delphi4. Библия разработчика. Киев-Москва: Диалектика, 1998.
- Шумаков П.В. Delphi 3 и разработка приложений баз данных. — Москва: Нолидж, 1999.
- Стахов А.П. Введение в алгоритмическую теорию измерений. — М.: Советское радио, 1977. 288 с.
- Солопченко Г. Н. Некорректные задачи измерительной техники // Измерительная техника, 1974, №i. С. 51−54.
- Трахтман A.M. Введение в обобщенную спектральную теорию сигналов.- М.: Советское радио, 1972. 352 с.
- Тюрин Ю. Н. Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере / Под. ред. В. Э. Фигурнова. М.: Инфа-М, 1998. — 528 с.
- Соболев B.C. Программное обеспечение современных систем сбора и обработки измерительной информации // Приборы и системы управления, 1998, № 1.
- Гольденберг JI.M., Матюшкин Б. Д., Поляк М. Н. Цифровая обработка сигналов: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. 312 с.
- Филиппов Н.А. Теория и устройства неравномерного квантования.169
- Бишкек: «Илим», 1994. 280 с.
- Филиппов Н.А. Количественная информационная техника на основе геометрических прогрессий: Учебное пособие. — Бишкек: БПИ, 1991. — 104
- Мясникова Н.В., Панов А. П. Метод исследования сигналов на основе экстремальных значений и выборочной гистограммы // Датчики систем измерения, контроля, управления: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. — Вып. 19 — С. 102−107.
- Мясникова Н.В., Панов А. П. Дискретизация сигналов при неравномерном шаге // Приборы и системы управления, 1999, № 12. С.47−53.
- Пащенко В.В., Мясникова Н. В., Панов А. П. Итерационные измерительные преобразователи повышенной точности // Методы и средства измерения в системах контроля и управления: Сб. докл. международной науч. конф. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1999. — С.3−6.
- Панов А.П. Аналого-цифровой преобразователь комбинированного типа // Датчики систем измерения, контроля, управления: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. — Вып.20 — С.65−68.
- Панов А.П. Обработка сигналов при квантовании по уровню // Методы и средства измерения в системах контроля и управления: Сб. докл. Международной науч. конф. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2001. — С.86−88.
- Панов А.П. Измерительный преобразователь повышенной точности // Датчики систем измерения, контроля, управления: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2001. — Вып.22. — С.51−55.
- Панов А.П. Компьютерное моделирование ИИС // Методы и средства измерения в системах контроля и управления: Сб. докл. международной науч. конф. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. — С.73−76.
- Строганов М.П., Берестень М. П., Мясникова Н. В. Обработка сигналов в системах диагностики / Под ред. Е. П. Осадчего: Монография. — Пенза: Изд-во ПГУ, 1997. 119 с.
- Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы / Пер. с немец. -М: Мир, 1975. 310 с.
- Берестень М.П. Способ дискретизации случайных сигналов // Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1996. — Вып.16 — С.81−83.
- Солопченка r. tL Двухэтапная оценка характеристик погрешности результатов измерений, выполняемых при реализации компьютерных технологий // Измерительная техника, 2000, № 3. — С. 3.
- Филиппов Н.А. Основа методологии достаточной точности // Методы и средства измерения в системах контроля и управления: Сб. докл. международной науч. конф. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002.- С. 197 200.
- Панов А.П. АЦП комбинированного типа на основе дискретизации по уровню // Методы и средства измерения в системах контроля и управления: Сб. докл. международной науч. конф. Пенза: Изд-во Пенз. гос. унта, 1999. — С.108−110.
- Панов А.П. Преобразователь повышенной точности для динамического измерения // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: Сб. докл. Международной науч. конф. / Под ред. М. А. Щербакова. Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2004. — с. 155−156.
- Алгоритмы сжатия и восстановленияданных. Блок-схемы221. НАЧАЛО^)1. X^i-O, N-l
- Задание значения экстремумов XDTe (i). = Xe1. XD|Te (i+l)] =Xe[i+l]
- Восстановление сжатых i I данных (с экстремумам и |1.числами гистограммы)1. КОНЕЦ
- Нахождение номера подынтервала гистограммы при Xe1. => а, при Xei+1. => b
- Вычисление разности моментов An =Tei+l. Te1. — 1−12-*
- Вычисление крайних значений ХМ1 и ХМ2 между экстремумами и установка логического регистра убывания (bl = 1)-11-*
- Вычисление крайних значений ХМ1 и ХМ2 между экстремумами и установка логического регистра возрастания (Ы = 0)
- Извлечение нового значения амплитуд XDid. при номере правого соседнего подынтервала (-dv) из гистограммыо1. Блок-схемы1. НАЧАЛО 3-.--- Ж
- Установка начального условия minv=100-ki=0 и обнуление динамических массива Pel и Tel
- Сжатие данных в виде таблицы tti.j. или гистограммы с числами пересечений уровня квантования-2-- Определение и вала гистограм уп={(у0. min омера подынтер-чы)/d+l>1 г
- Создание и установка нового указателя переменной Ncl в начальное состояние---5-- Вычисление i тервала ги уп={(уГП омера подын-стограммы min)/d +1}1 г
- Хранение момента времени в память с адресом Ncl10
- Вывод содержимого памяти Pel в виде гистограммы1. КОНЕЦ)1. Нет8.
- Добавление элемента массива в следующем ряде после текущего ряда ячеек памяти Ncl, т. е. в следующем списке массива временной переменной Tel для указателя Pel
- Добавление элемента массива в первом ряде ячеек памяти Ncl, т. е. в начало списка массива указателя Pel в случае пустой памяти
- Алгоритм работы виртуального измерительного преобразователя.1. Блок-схема1. ГНАЧАЛО J
- Задание значения входной величины X, меры М и числа итераций К
- Установка начальных значений brk и kl в нулевое и обнуление массива п и d
- Алгоритм работы итерационной модели с повышенной точностью1. Her
- Перестановка, а = X- b = М- и установка е = 1- г = True
- Перестановка, а — М- b = X- и установка с = 0- г = False
- Метод приближения слева, а = X- b = М- с = 1- г = True
- Метод приближения справа, а = М- b = X- с = 0- г = False
- Под п ро грам м, а о п реде-ления числа ступеней п0. и разности d[0]