Логические цепи управления характеристиками адаптивной системы для радиофизических исследований

Представление логической схемы конечной строчкой из символов операторов. Возможность программирования в аппаратном и алгоритмическом обеспечении. Многоканальные адаптивные системы для экспериментальных исследований. Программный диспетчер ввода-вывода.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 01.08.2009
Размер файла 161,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Кафедра: Общая Физика

Реферат

На тему: Логические цепи управления характеристиками адаптивной системы для радиофизических исследований

Москва, 2007 год

Структурная схема алгоритма, обеспечивающего доступ к ФМ имеющегося функционального ресурса, разработана на основе данных, полученных в п. 2.1, и приведена на рис. 2.2. В нем заложена возможность доступа к имеющимся функциональным звеньям систем для радиофизических исследований. Однако для обеспечения возможности формирования и перестройки измерительных цепей АСРФИ с использованием АО произведем формализацию его блочной структуры следующим образом.

Будем считать, что любой алгоритм это функция от элементарных действий и вспомогательных символов. Его логическая схема представляется конечной строчкой из символов операторов Ai (в нашем случае i = 1, ..., 54 -- рис. 2.2), определяющих соответствующие операции, логических условий pj (в нашем случае j = 1, ..., 58), левых и правых полускобок. Причем если pj = 1 (соответствует логическому «да»), то выполняется действие, определяемое символом, стоящим правее левой полускобки, если р = 0 (соответствует логическому «нет»), то действие определяет символ, стоящий правее правой полускобки.

Доступ к ФМ СРФИ (оператор А1, обозначение блоков здесь и далее по рис. 2.2) предполагает прежде всего наличие соответствующих аппаратных средств (по условию р1 = 1). Так, варианты описанных выше одноканальных СРФИ определяются условием р2 = 1. Для компактной быстродействующей СРФИ с жестко программируемой логикой, выбор вычислительных средств определяется условиями р3 = 1, р4 = 1 и оператором А2, предполагающим выбор требуемого МП d11 (обозначения в соответствии с графом на рис. 2.1) согласно подалгоритму (здесь и далее фрагменты алгоритма, представленного на рис. 2.2).

А1р1р2р3р4А2. (2.22)

Для СРФИ с возможностью гибкого программирования в аппаратном и алгоритмическом обеспечении, вычислительные средства средней производительности и наличие разветвления по выходу определяется условиями р4 = 0, р5 = 1 и оператором А3, по которому выбирается ЭВМ d12 (в нашем случае -- типа IBM) с требуемыми характеристиками (объемом памяти, быстродействием и т. д.).

В данном случае алгоритм выбора ЭВМ имеет вид:

А1р1р2р3р4р5А3. (2.23)

В случае организации очень сложных экспериментов, требующих моделирования реальных условий, интеллектуализации алгоритмов обработки сигналов, возможностей ПЭВМ может быть недостаточно, и могут потребоваться вычислительные средства с высокой` производительностью. В этом случае выбираются большие или средние
(мини-) ЭВМ d13 с соответствующими возможностями, согласно
алгоритму:

А1р1р2р3р4р5р6р7А4. (2.24)

Многоканальные адаптивные системы для экспериментальных исследований, у которых количество ПИП может быть от единиц до нескольких сотен и тысяч (условие р8 = 1), представляют собой разновидность компьютерной системы сбора и обработки информации. Для них характерным является обязательное наличие коммутаций или мультиплексирования в аппаратной части. Алгоритм выбора вычислительных средств в этом случае имеет вид:

А1р1р2А1 р3р4А2р5 А3р6р7А4р8А5, (2.25)

где -- обнуляющий оператор.

Адаптивные системы сбора и обработки информации (выбираются по условию р9 = 1) заведомо должны быть гибкими, так как предполагаются различные варианты логической и программной реализации с участием оператора (или эксперта) в цепи обратной связи. У таких систем должна иметься возможность ввода-вывода информации (как аналоговой, так и цифровой) относительно ЭВМ, однако выдача управляющих сигналов производится по заранее заданному алгоритму (решение принимает эксперт). Возможные варианты выбора ЭВМ в такой системе определяются алгоритмом:

А1р1р2А1 р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9. (2.26)

Наивысшую организацию в нашем случае имеют системы с гибким (интеллектуальным) воздействием на ОИ (определяются оператором А6). Такие системы должны обладать свойствами адаптивности к изменяющимся (иногда непредвиденно) условиям текущего эксперимента. Алгоритм выбора ЭВМ для них такой же, как в предыдущем случае.

Выбор соответствующих средств сопряжения (СС) производится по оператору А7. СС с жесткой логикой d21 (условие р10 = 1) выбираются согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6

А7 р10р11А8. (2.27)

Стандартные модульные СС d22 (в нашем случае -- КАМАК) выбираются согласно следующему алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7 р10р11А8 р12А9 р13. (2.28)

Гибкие, адаптивные, одноплатные СС d23 выбираются по алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7 р10р11А8 р12А9 р13р14А10. (2.29)

Выбор АЦП с прецизионным периодом оцифровки d31 производится согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6 А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16 А13А14 р17А15р18, (2.30)

а АЦП с наращиваемым числом разрядов d32 соответственно по алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14 р17 А15р18А16р19. (2.31)

В случае использования АЦП в составе специализированного модуля SOUNDBLASTER d34 его выбор производится согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17. (2.32)

При необходимости использования АЦП с минимизированной аппаратной частью (полуалгоритмический) его выбор определяется алгоритмом:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22. (2.33)

При необходимости оцифровки сверхбыстрых процессов, используется сверхскоростной АЦП d33 в стандарте КАМАК и выбирается согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22А19р23. (2.34)

Выбор требуемых ПрИП для разрабатываемых систем также определяется спецификой конкретного радиофизического эксперимента. Это могут быть нормализаторы d41, определяемые алгоритмом:

1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16, 2.35)

или УВХ d42, определяемые алгоритмом:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13. (2.36)

Если требуется вывод аналогового сигнала во внешние устройства, то используется ЦАП. ЦАП высокой разрешающей способности d51 выбирается согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22А19р23р24А20. (2.37)

Если же к качеству аналогового сигнала высокие требования не предъявляются, то используется ЦАП общего применения d52, выбираемый согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22А19р23р24А20р25А21р26. (2.38)

Выбор ПИП, в качестве которого используется термопара d76, производится в соответствии с алгоритмом:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22А19р23р24А20р25А21р26А22р27р28А23р29А24А25р30А26р31А26, (2.39)

а выбор сложных ПИП, в качестве которых используются соответствующие ЭУ, производится согласно алгоритму:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22А19р23р24А20р25А21р26А22р27р28А23р29А24А25 р30А26р31А27. (2.40)

Выбор требуемых блоков АО в соответствии с данным алгоритмом производится следующим образом. АО ввода информации в ЭВМ предполагает обеспечение ввода аналоговой информации d81 и производится с помощью АО взаимодействия с АЦП. Доступ к нему в банке данных определяется алгоритмом:

А1р1А28А29р32А30. (2.41)

Ввод цифровой информации в ЭВМ предполагает наличие АО взаимодействия с РгВв d82, а доступ к нему определяется алгоритмом:

А1р1А28А29 р32А30р33А31р34. (2.42)

Если требуется ввод и цифровой, и аналоговой информации в ЭВМ, то в (2.42) при А30 отсутствует.

При выводе аналоговой информации требуется АО взаимодействия ЭВМ с ЦАП d91, определяемое согласно алгоритму:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32. (2.43)

Если требуется вывод цифровых кодов из ЭВМ во внешние устройства, то делается это с помощью АО взаимодействия с РгВыв d92 согласно алгоритму:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33. (2.44)

При наличии необходимости вывода и аналоговой, и цифровой информации из ЭВМ в (2.44) оператор при А32 отсутствует.

Блоки АО вывода информации на монитор обеспечивают вывод алфавитно-цифровой информации с помощью АО текстов и цифровых данных d111, графической информации d112, а также смешанной информации d113. Их наличие определяется алгоритмом:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34 р37А35р38А36 .(2.45)

АО хранения введенной и обработанной информации составляют блок взаимодействия с памятью d121 и блок вывода информации на регистрирующее устройство d122, которые обеспечиваются алгоритмом:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38. (2.46)

При обработке сигналов в радиофизическом эксперименте наиболее широко используются традиционные математические соотношения, формулы, методы. В случае интеллектуализации РФЭ возникает необходимость разработки интеллектуального АО, которое в нашем случае предполагает решение задач по распознаванию вводимых в ЭВМ сигналов, принятию решений об управляющем воздействии на ОИ, созданию экспертных систем, самообучающихся программ и т.д. Наличие в составе адаптивной системы для радиофизических исследований любого из указанных АО (элементы подмножеств D13, D14) задается алгоритмом:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38р41А39р42А40 (2.47)

Для управления коммутациями, определяющими структурные d151 и функциональные d152 характеристики АСРФИ, перестройки ее отдельных звеньев и блоков требуются соответствующее АО. Алгоритм, определяющий их наличие в структуре АСРФИ, имеет вид:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38р41А39р42А40р43р44А41р45А42. (2.48)

В зависимости от того, требуется логический анализ текущих сигналов от ПИП или нет, управление воздействием может быть интеллектуальным или нет. В первом случае требуется АО анализа текущих сигналов и принятия решений во взаимодействии с алгоритмическими блоками формирования аналоговых и цифровых управляющих сигналов (используются элементы подмножества D17). Во втором случае, при необходимости, задействуются только алгоритмические блоки А45, А46 (используются элементы подмножества D16). При этом алгоритм, определяющий любую из указанных ситуаций, следующий:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38р41А39р42А40р43р44А41р45А42р46р47А43А44р48А45р49А46. (2.49)

Организация метрологического d181 и функционального d182 контроля (включая анализ сбоев в системе) производится с использованием соответствующих АО, определяемых алгоритмом:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38р41А39р42А40р43р44А41р45А42р46р47А43А44р48А45р49А46р50р51А47р52А48(2.50)

В состав диспетчерских программ входят программный диспетчер ввода-вывода d191, диспетчер вывода управляющих сигналов d192, диспетчер диагностики d193, диспетчер метрологического обеспечения d194. Алгоритм, предусматривающий выбор любого из указанных АО, имеет вид:

А1р1А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38р41А39р42А40р43р44А41р45А42р46р47А43А44р48А45р49А46р50р51А47р52А48р53р54А49р55А50р56А51р57А52р58А53. 2.51)

С учетом вышеизложенного общий алгоритм доступа к элементам ФР будет иметь вид:

А1р1р2р3р4А2р5А3р6р7А4р8А5р9А6А7р10р11А8р12А9р13р14А10А11р15А12р16А13А14р17А15р18А16р19р20А17р21А18р22А19р23р24А20р25А21р26А22р27р28А23р29А24А25р30А26р31А27А28А29р32А30р33А31р34р35А32р36А33А34р37А35р38А36р39А37р40А38р41А39р42А40р43р44А41р45А42р46р47А43А44р48А45р49А46р50р51А47р52А48р53р54А49р55А50р56А51р57А52р58А53А54. (2.52)

Логические структуры (2.22) -- (2.51) являются фрагментами (2.52) и использованы нами для синтеза требуемых измерительных цепей адаптивной системы для радиофизических исследований (см. гл. 4). Изменение конфигурации АСРФИ с использованием приведенных логических структур производится заданием соответствующих значений pi («1» или «0»). При этом управление электронными коммутациями, имеющими аппаратно-программную реализацию, производится выполнением соответствующих программных операторов (POj) для всех операторов Aj, достигающих пятого (параметрического) уровня графа декомпозиции (см. п. 2.1). Связь операторов вышеприведенных логических структур с функциональными модулями, входящими в состав имеющегося функционального ресурса, осуществляется по схеме:

Согласно приведенной схеме, всем операторам Aj, достигающим пятого уровня графа декомпозиции (рис. 2.1), ставятся в однозначное соответствие ФМ dj имеющегося ФР, согласно алгоритму, представленному на рис. 2.2.

Из сказанного также следует, что в рамках возможностей имеющегося ФР есть возможность выбора однотипных измерительных блоков с разными или изменяющимися характеристиками. Это позволяет в процессе синтеза измерительных структур адаптивных систем для радиофизических исследований варьировать их в определенных пределах и, следовательно, решать задачу их оптимизации.

Литература

Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. 256 с.

Нефедов Е.И. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрических структурах. М.: Наука, 1979.

Неганов В.А., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Линейная макроскопическая электродинамика / Под ред. Неганова В.А. Т. 1. М.: Радио и связь, 2000. 509 с., ил. 123, табл. 5.

4. Дмитренко А.Г., Колчин В.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2000. Т. 43. Вып. 9. С. 766-772.

Алферов Ж.И. Гетеропереходы в полупроводниковой электронике близкого будущего // Физика сегодня и завтра / Под ред. В.М. Тучкевича. Л., 1973.

Алферов Ж.И. Гетеропереходы в полупроводниковой электронике // Физика сегодня и завтра: Прогнозы науки. М.: Наука, 1975.

Алферов Ж.И., Конников С.Г., Корольков В.И. // ФТП. 1973. Т. 7. С. 1423--1429.

Алферов Ж.И. Инжекционные гетеролазеры // Полупроводниковые приборы и их применение / Под ред. Я.В. Федотова. М., 1971.

Алферов Ж.И., Андреев В.М., Портной Е.Л., Протасов И.И. // ФТП. 1969. Т. 3. № 9. С. 1324--1327.

Алферов Ж.И. // ФТП. 1967. Т. 1. С. 436.

Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. 256 с.

Нефедов Е.И. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрических структурах. М.: Наука, 1979.

Неганов В.А., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Линейная макроскопическая электродинамика / Под ред. Неганова В.А. Т. 1. М.: Радио и связь, 2000. 509 с., ил. 123, табл. 5.

Дмитренко А.Г., Колчин В.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2000. Т. 43. Вып. 9. С. 766-772.

Cooray M., Francis R., Ciric I. // IEEE Trans. 1989. V. 37. № 5. P. 608--615.

Zheng W., Shao H. // Radio Sci. 1991. V. 26. № 1. P. 191--197.

Приборы с зарядовой связью / Пер. с англ. под ред. Д.Ф. Барба. М.: Мир, 1982. 240 с., ил.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов: Пер. с англ.: В 2 кн. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Мир, 1984. 456 с., ил.

Зегря Г.Г., Андреев А.Д. // ЖЭТФ. 1996. Т. 109. Вып. 2. С. 615--638.

Совкин В.В., Рубцов А.Н. // ЖЭТФ. 2000. Т. 118. Вып. 6. С. 1391--1401.

Гороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. 248 с.

Гороховатский Ю.А. Основы термодеполяризационного анализа. М.: Наука, 1981. 174 с.

Ушуков Н.М., Гельбух С.С., Петросян В.И. // ЖТФ. 1996. Т. 66. Вып. 11. С. 197--200.

Белявский В.И., Копаев Ю.В., Шевцов С.В. // ЖЭТФ. 1996. Т. 109. Вып. 6. С. 2179--2188.

Гороховатский Ю.А., Губкин А.Н., Малиновский В.К. // ФТТ. 1982. Т. 24. Вып. 8. С. 2483-2485.

Гороховатский Ю.А., Пономарев А.П. и др. // Мат. моделирование и экспериментальное исследование электрической релаксации в элементах микросхем. М.: Изд-во МИЭМ, 1985. С. 72--76.

Якимов Е.Б., Ярыкин Н.А. // ФТТ. 1980. Т. 22. Вып. 11. С. 3490--3492.

Аверкиев Н.С., Гуткин А.А. // ФТТ. 1998. Т. 40. Вып. 12. С. 2161--2164.

Вертопрахов В.Н., Кучумов Б..М., Сальман Е.Г. Строение и свойства структур Si--SiO2--M. Новосибирск: Наука, 1981. 96 с.

Болотов В.В., Вишняков А.В. // ЖТФ. 1996. Т. 66. Вып. 10. С. 145--154.

Атамуратов А.Э., Зайнабидинов С.З., Юсупов А. // ЖТФ. 1997. Т. 67. Вып. 9. С. 137-138.

Корнюшкин Н.А., Валишева Н.А., Ковчавцев А.П., Курышев Г.Л. // ФТП. 1996. Т. 30. Вып. 5. С. 914-917.

Методы исследования полупроводниковых материалов для приборов с зарядовой связью / Клюкин В.Э., Заярный В.П., Старцев В.С. и др. // Химия твердого тела: Межвуз. сб. Вып. 8. Свердловск, 1986. С. 79--88.

Установка для исследования глубоких центров в облученных полупроводниках / Заярный В.П., Легезо С.Л., Старцев В.С. и др. // Химия твердого тела. Свердловск: УПИ, 1986. С. 83--85.

Установка для исследования радиационных дефектов в облученных полупроводниках / Заярный В.П., Клюкин В.Э., Тюленев Л.Н. и др. // Тез. докл. на Свердловской НТК молодых ученых «Материаловедение в атомной энергетике», 1986. Свердловск, 1986. С. 83--84.

Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Киев: Вища шк., 1983. 455 с.

Романов В.Н., Соболев В.С., Цветков Э.И. Интеллектуальные средства измерений / Под ред. д-ра техн. наук Э.И. Цветкова. М.: РИЦ «Татьянин день», 1994. 280 с., ил.

Иванов В.Н. // ПСУ. 1991. № 11. С. 2--3.


Подобные документы

  • Анализ электрической цепи: обозначение узлов, токов. Определение входного и выходного сигналов, передаточной характеристики четырехполюсника. Структурная схема системы управления. Реакции системы на единичное ступенчатое воздействие при нулевых условиях.

    контрольная работа [398,1 K], добавлен 05.07.2014

  • Релейно-контакторные системы управления. Механическая постоянная времени электропривода. Расчет основных элементов пусковых цепей. Замкнутые системы управления электроприводами. Программируемые логические контроллеры. Системы непрерывного управления.

    презентация [1,9 M], добавлен 21.10.2013

  • Составление системы уравнений по законам Кирхгофа и представление ее в дифференциальной и символической формах. Построение временных графиков мгновенных значений тока в одной из ветвей и напряжения между узлами электрической цепи. Расчет токов в ветвях.

    контрольная работа [128,0 K], добавлен 06.12.2010

  • Формулировка законов Кирхгофа. Расчет цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединениями резистивных элементов. Передаточная функция цепи и ее связь с импульсной, переходной и частотными характеристиками цепи. Определение токов в ветвях цепи.

    контрольная работа [905,0 K], добавлен 08.01.2013

  • Характеристика основных методов решения задач нелинейного программирования. Особенности оптимизации текущего режима электропотребления по реактивной мощности. Расчет сети, а также анализ оптимальных режимов электропотребления для ОАО "ММК им. Ильича".

    магистерская работа [1,2 M], добавлен 03.09.2010

  • Составление системы контурных уравнений для неориентированного графа, построение схемы электрической цепи. Определение тока в первой ветви и проверка баланса мощностей. Вычисление напряжения на ветвях цепи и построение векторной диаграммы токов.

    контрольная работа [441,4 K], добавлен 25.12.2012

  • Проблема комплексной автоматизации. Структуры автоматизированной системы управления ТЭС. Анализ и выбор современных средств управления и обработки информации. Разработка функциональной схемы системы управления за параметрами. Управления расходом воды.

    курсовая работа [424,9 K], добавлен 27.06.2013

  • Знакомство с частотными характеристиками последовательного соединения индуктивности и емкости. Рассмотрение особенностей схемы параллельной резонансной цепи, способы построения. Анализ векторной диаграммы токов и приложенного напряжения при резонансе.

    презентация [177,3 K], добавлен 19.08.2013

  • Число фаз многофазной системы цепей. Симметричные и несимметричные системы. Трёхфазные цепи переменного тока. Элементы трёхфазных цепей переменного тока. Варианты схем соединений фаз источников и приёмников. Соединение приёмников "звездой".

    реферат [140,8 K], добавлен 07.04.2007

  • Особенности формирования катодолюминесцентного излучения. Генерация неравновесных носителей заряда, их движение и рекомбинация. Пространственное разрешение катодолюминесцентной микроскопии. Методика экспериментальных исследований, информативность сигнала.

    реферат [5,2 M], добавлен 06.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.