иадежности, лшеньшение стоимости, улучшение других характеристик ИИС, видимо, относятся к таким задачам. Современная техника реализации ИИС далека от достижения предельных значений этих характеристик (которые, кстати, строго еще не определены), и можно предполагать, что в ближайшее время будет интенсивно продолжаться работа по их улл^чшению.

К этому же классу задач можно отнести разработку более совершенных методов проектирования и создания как технических средств, так и программного, метрологического и методического беспечения ИИС, базирующихся на развитии теории информационно-измерительной техники, применепии современных средств микроэлектроники и микропроцессорной техники, устройств, входящих в АСЭТ и другие комплексы ГСП, и т. п.

В ближайшее время получат распространение ИИС, включающие большое количество одновременно работающих микропроцессоров, системы, в которых рационально сочетаются аппаратные и программно-управляемые устройства.

Назрела необходимость в расширении работ по созданию банка алгоритмов типовых операций измерения, контроля и т. д., программ, структур и данных по характеристикам лтаройств, входящих в ИИС.

.Дальнейшее развитие должна получить роботизация контрольно-измерительных устройств, охватывающая в настоящее время автоматизацию выполнения вспомогательных операций установки объектов на позиции контроля или измерения, сортировки и т. п. Несколько типов таких контрольно-измерительных роботов выпускаются отечественной промышленностью. Вероятно, парк контрольно-измерительных роботов должен существенно увеличиться в ближайшие годы.

Должны умножиться исследования, направленные на создание измерительно-вычислительных систем для интеллектуальных роботов разнообразного назначения.

Нет никакого сомнения, что решение даже перечисленных задач определит во многом перспективное .развитие ИИС, более широкое их применение в народном хозяйстве и научных исследованиях.

В то же время существуют проблемы, решение которых может существенным образом повлиять на дальнейшее развитие теории и практики ИИС, определить их далекую перспективу. Остановимся лишь на некоторых из перспективных проблем.

Прогнозирля развитие ИИС, следует обратить внимание в первую очередь на возможность расширения выполняемых ими функций и связанное с этим обстоятельством изменение состава функ-.циональных устройств и структур ИИС.

Представляется, что дальнейшее развитие должны получить системы, выполняющие измерение н контроль при отсутствии сведений или при приближенном знании о виде исследуемых величин и характере взаимосвязей между ними. Анализ информативности отдельных величин и измерение наиболее информативных.

адаптация к динамическому, частотному диапазонам исследуемых величин в целях поллчения их количественной оценки и необходимых метрологических характеристик, выполнение измерений взаимосвязанных величин или отдельных составляющих (при отсутствии заранее известных зависимостей между отдельными их составляющими) с нрименением обучаемых или' самообучающихся систем, эффективное восприятие и количественное описание не отдельных значений исследуемой величины, а некоторой совокупности (поля, пространства) исследуемых величин - вот далеконе полный перечень того, что, видимо, смогут более широко выполнять будущие ИИС.

В решении перечисленных проблем немаловажную роль могут сыграть, во-первых, осмысливание работы биологических анализаторных систем - прототипов ИИС в живой природе - и исследование возможностей перенесения в ИИС имеющихся там полезных и новых для техники структурных, функциональных и, возможно, элементных решений, а во-вторых, разработка новых средств и методов восприятия исследуемых величин.

Перспективы развития ИИС во многом будут определяться также расширением использования таких методов и средств вое приятия исследуемых величин, как оптоэлектронные, акустические радиоволновые, рентгеноструктурные. Необходимо продолжить работу по систематизации и обобщению известных физических явлений, которые используются или могут быть использованы для восприятия исследуемых величин. Требуется провести анализ потенциальных возможностей метрологических характеристик этих явлений.

Поллчение новых результатов в области совершенствования ИИС, бесснорно, имеет большое научное и народнохозяйственное значение.

В дополнение к сказанному ранее остановимся на особенностях учебного процесса, связанных с изучением ИИС.

Настоящая книга содержит основной лекционный материал но-курсу ИИС. В ней систематизированы сведения но состоянию на 80-е годы о главных разновидностях ИИС, их структурах и алгоритмах действия, системных технических средствах, а также приводятся наиболее важные указания по системотехническому проектированию ИИС. По техническим системным средствам приводятся описания, рассматриваются вопросы их использования в ИИС. При этом зачитывается, что большинство этих средств изучаются в других курсах, знакомы студентам, что для их описания и анализа требуется использование системотехнических моделей. Таким образом, сведения о технических (системных средствах, даны только для того и в таких объемах, чтобы можно былО сознательно обосновать их выбор и применение в конкретных системах. Заметим, что в некоторых книгах по системам этому материалу л'деляется существенно большее внимание, чем системным) вопросам.

Предполагается, что детальное изучение системного оборудования (например стандартных интерфейсов, микро-ЭВМ) должно

происходить на лабораторных и практичЛких занятиях, а также в процессе самостоятельной работы.

Однако необходимо иметь в видл что изменение характеристик и возможностей системного оборудования может привести к существенному изменению структурных и алгоритмических принципов построения систем. Поэтому необходимо при изучении материала этого направления дополнять его новыми данными как на лекциях, так и при самостоятельном изучении.

Структуры и алгоритмы действия ИЙС, изложенные в книге требуют дополнительной иллюетрации на примерах структур и алгоритмов новых современных систем. Очень полезно анализировать такие системы, используя методические подходы, изложенные в книге.

Желательно для закрепления знаний и приобретения навыков проектирования систем выполнить лечебные системотехнические системы.

В процессе проектирования должны быть обязательно предусмотрены разработки соответствующих программ. Напомним, что в основу построения программ должны быть положены содержательные логические схемы алгоритмов функционирования данной системы. По сути эти алгоритмы являются входным языком для последующего программирования.

Формальное описание функционирования ИИС с помощью СЛСА производится в настоящей книге впервые. Можно ожидать, что СЛСА и их применение блдут совершенствоваться. В частности, будут разработаны методы имитационного моделирования систем с помощью СЛСА. Если это будет сделано, то тем самым будут заложены основы САПР ИИС. Конечно, в такой САПР должны получить развитие и эффективно использоваться банки данных, содержащие характеристики функциональных блоков, выпускаемых промышленностью (в первл^ю очередь), а также типовых решений.

Можно утверждать, что создание такого САПР будет иметь большое значение для дальнейшего развития теории и практики применения ИИС.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А. Буквенные обозначения

Аналоговые сигналы Числовое значение Двоичное состояние, передаваемое импульсом Множество аналоговых сигналов

Множество чисел

Погрешность измерения: абсолютная относительная приведенная относительная средняя квадратиче-, екая

Ошибки контроля:

первого рода

второго рода Интервал задержки, корреляции

Математическое ожидание Дисперсия

Функция распределения вероятности

Плотность распределения вероятности Корреляционная функция Нормированная корреляционная функция Спектральная плотность мощности Вероятность

Оценка статистических характеристик

Б. Символы

Сигналы: ,

аналоговый амплитудно-модули-рованный

X, у

X, Y Z

а Р

т

М

Р, Р

частотно-модулированный

фазо-модулирован -ный

импульсно-прямо-угольный

импульсно-остро-угольный

пилообразный перепад напряжений

импульсный, амплитудная модуляция

импульсный, частотная модуляция

импульсный, широтная модуляция

импульсный, фазовая модуляция

импульсный, кодовая модуляция

цифровой код

Род тока:

постоянный ток

переменный ток (низкие частоты)

переменный ток (средние частоты)

переменный ток (высокие частоты)

Фильтрация:

Нижних частот

Верхних частот

Полосовая

-ПЛ Г

Л--ЛГ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕПОЧЕК ТИПОВЫХ ЗВЕНЬЕВ

В табл. П.2.1 приведены передаточные функции типовых звеньев: апериодиче-фкого звена (первого порядка), дифференцирующего, интегрирующего инерцион-щого и колебательного звена (второго порядка). Эти звенья условно обозначены буквами Ог-d соответственно.

Таблица П.2.1. Передаточные функции типовых звеньев

Из звеньев, указанных в табл. П.2.1, могут быть образованы последовательные соединения. При записи кода цепочки коды отдельных звеньев упорядочи-.-ваются по алфавиту и по возрастанию индексов. В цепочке допускается объединение только двух одинаковых по постоянной времени апериодических звеньев первого порядка.

В табл. П.2.2 оригиналов для наиболее часто применяемых в ИИС цепочек (приводятся их переходные характеристики.

В табл. П.2.3 приведены переходные характеристики для параллельно-шстречных соединений звеньев. В числителе дается код прямой цепи, а в знаме-шателе - обратной. Переходные характеристики дапы для случая отрицательной обратной связи. Степень полинома встречно включенной цепочки (знаменатель ш .выражении, стоящем слева) не превышает второго порядка.

-В таблицах всюду принимается а=1/Т.

Т абл ица п.2. 2. Переходные характеристики последовательного гоап 1.,.> звеньев диненн

Соединения звеньев

Перегодные характеристики

а^а^с

1 r,f27, -Л) T\

Kkjti[\ + Qe-T sin(W + 6) - Саб- +

Co = 7-1

г^ = (1-2уГг)г/ + г^2; o<5d<i; T = ;

VT KT к

= -tg+2arctg --i-farctg-

-; Q = - Ci =

{Tc-TiV

Продолжение табл. П.2.2

Kkd [1 - Qe-Tf sin(X< - 6) - Cifi- ];

6 - - arctg-

----arctg-; -i-;

ai...ag

1 ... C,6o+l

1-- OflC-n

A:bftd[Cde-l sin(X<-e)+Cbe

1

XTa VTaHl-2Tb)+Tb

ТаЦ{-2-Ть) + Ть earctg-; Y = -: Х = -УйГ^. 0<Sd<l

/ 1 1

г=1 (=1

П (*-/)

- ./9+1

-------.......-\.. j=i =1

9-H i=

=1

=1

Продолжение табл. П. 2.2

1 aq+id

- 27-2 + < Г; + CTde-T sin + 6 +

i=l 9+1

+ 2arctg-)+y].

С ,2-Г

Т 9+1

1 + CTde-l sin + e + arctg j-

Таблица П.2.3. Переходные характеристики параллельно-встречных согдине-ний звеньев

Соединения звеньев

Переходные характеристики

aajkf

1 + kkf

1 + kkf

---(l + Qe -C2e~* )i где -a, -a -корпи урав-

1 +k\kf

1 + ki4f Si

1 + к^Щ

s+l =0;

- Bi

ajajkf

1 + Aifefe/

(1+Cie~ * -Cae *;, где - 1, -a -корни

ПроОолэкение табл. П.2.3

уравнения

1+feiMf

; Br-

e где -oj, - 2 - корни уравнения

T.,TbS + (T, + 7-4 + k,kbkf}s + 1 = 0; =-

(l + Cie- +Qe~ *), где -a -a-корни

уравнения + + 1 = 0;

T-.-B, S 7 1

Bi-B,

B,-B,

*i( 1 + Cie~ + Cse~ *), где - 1, - 2 - корни уравнения Т^Л^ + (i +Tb-\- Kkb)s + 1 = 0;

; Bi =

(l + Cie -Cje ), где - ki, - корни уравнения

- 58 -:-

,s+l=0; Q

B2 - Bj

*b(Cie- + C2e- ); fii=-. где - a, - 3 -корни уравнения Т^Т^ + (Г^ + Гь + fei*6)s + 1 = 0; =

B,(B,-Bj

проволженае таол. ii.i.iSr

Соединения звеньев

1 + каЩ

уравнения

- (1 + Cie- - Cjje- ): где - а^, - - корни

С г

1 + kak Si

14-М/

2 = - ; S; = -

Ss - Sj

ПРИЛОЖЕНИЕ

ТАБЛИЦА ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫХ, ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ И ИНТЕГРАЛА ВЕРОЯТНОСТЕЙ

* Интеграл вероятностей Ф (г) = \ е dt, t =