Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время разработка программного обеспечения компьютерных измерительных систем не имеет необходимой методологической: базы, что часто приводит к непроизводительным затратам ресурсов, так как при необходимости организации измерений с помощью ЭВМ разработчик вынужден опираться лишь на собственный опыт. В то же время программирование измерений является сложным информационно-технологическим процессом, обладающим рядом специфических черт, многие из которых требуют изучения. К нем относится проблема разработки единых алгоритмов измерения и оценивания в метрических и неметрических шкалах.
G учетом этого становится актуальным вопрос введения универсальной модели измерения, позволяющей иметь компактное формализованное представление широкого круга задач, возникающих на различных этапах измерения и позволяющая обрабатывать результата исмерєшія как в количественных, так и в качественных шкалах.
Данная работа опирается на научный потенциал различных школ теории измерений и результаты известных ученых, занимающихся различными со аспектами: Г.Н.Кавадерова, В.Г.Кнорринга, В.Ю.Кноллорп, СМ.Мандельштама, П.В.Новицкого, П.П.Орнатекого, В.Я.Розопберг'а, ' П.Н.Содолчепко, Л.П.Стахова, М.П.Цапенко, Э.И.Цвоткова и ряда других ученых.
Особый интерес представляют модели, использующие аппарат теории множеств и рассматривающие в общем случае задачу измерения, как одну из даскретно-опткмизационшх задач. Такими задачам!! являются задачи о покрытиях, разбиениях и упаковках. Исходя из теории WP-полноты большинство эгих задач не имеют алгоритмов решения за полиномиальное время при достаточно большой их размерности. Поэтому возрастает актуальность разработки приемлемых по трудоемкости точных и приближешшх измерительных алгоритмов.
Диссертационная работа является частью научно-технических исследований, проиоднмнх на к.чфодрз радиотехники Томского ттатохпичоского университета, по разработке компьютерных измерительных систем (КІЮ) в области электричестве измерений и
_4-связона с планами научно-исследовательских работ:
- Республиканская инновационная программа "Комплексные системи
измерепгай, испытаний н контроля качества в народном хозяйство"
(Шифр 13.14 );
- НИР 1.13 "".отоді її алгоритмі построения s: оргашізации
эффективного (їушіцпонпроЕанпя систем петрологического
обеспечения" ісс;,ллє;ссііоії иаучко-тохнической программы "Модуль"
министерства Науки, Ви ссе й нколи к технической политики России
(код темы по ГАСИШ: 59.29.35).
Цель работы заключается в исследовании моделі измерения как математической структуры для сопоставлзшш различит: известных и разработки методов целенаправленного конструирования нових алгоритмов измерений, получении на их gchoeo практических рекомондоций для создания программного и аппаратного обеспечогаш КИС.
Основними задачами, решаемыми в диссертационной работе в связи с поставленной цолыо, являются следующие:
1.- Анализ ендов измерительной ш;$ор.чацки и существующих математических моделей измерений.
-
Сормалшоианное описание процесса измерения, постановка Vjcthux измерительных задач б терминах разработанной модели, разработка и исследование нових алгоритмов.
-
Программная реализация и экспериментальные исследования рэзработаышх алгоритмов решения частной измерительной задачи -задачи нахождешія "срвднеіч)" строгого линейного порядка на множестве предпочтений.
-
Выбор номенклатуры изкеритолышх модулой для компьютерной измерительной системы на базе разработанных алгоритмов и проверка выбранной структуры ККО в условиях ее эксплуатации.
Б. Разработка метода назначения систематических погрешностей в грушэ однотигпшх средств измерений.
6. Разработка микроконтроллеров измерительных систем, реализующих измерительные алгоритмі.
Ma тоды исследовании. Использованы метода теории множеств, теории графов, комбинаторного анализа, математической статистики. Достоверность полученных научных положенні!, быводов и ре кемендаць" подтверждена акспор,:монталыыки исследованиями,
-5~ чйслоішшйї экспериментам! по OEM, опытной эксплуатацией созданччх КИС.
Научная новизна:
1. Для решошія задач построения измерительных алгоритмов
предложена теорогико-лногаствеїшая мода ль измерения, отражающая
основные операции, выполияеше 'при измерении, и позволяющая
описывать всо этапы измерения в различных шкалах - как в
кодичествзпшх, так и в качественных.
2. На основа прэдлоквшюй модели формализована задача
построения множества измерительных алгоритмов.
-
Теоретически обоснованы, разработаны, реализованы на ЭВМ и проанализіфоваїш два точних алгоритма ресения задачи нахождения среднего рглшфововия на векторах предпочтений (задача нахождения медианы Кемсіга), одга из ігаторих основан на принципе лекеткогпоіаческого упорядочения и позволяет находить как точное, т:.к н пр::бл::';окиоо рсетг.т, другой - на задача о множество дуг, разрезающих контуры.
-
Теоретически обоснован, разработай, реализован на ЭВМ и проанализировал эвристический алгоритм рзиения задачи нахождения шдааш KoMoifir, использующий результаты разработки точных алгоритмов.
-
На основании продлоконной кодоли и алгоритмов наховдения .пикейного поряді:а на ыюкоство отношений решеїш вопроси выбора структуры компьютерной измерительной системы (КИС) для поверки средств измерений электрических величин.
-
Разработан метод назначения систематических погрешностей в группе однотипных средств измерений на базе алгоритма нахоздэшя медианы Комепи.
V. Разработаны микроконтроллеры, реализующие измерительные алгоритмы1.
Личный вклад. Основная часть теоретических и экспериментальных исследовпшй выполю л а автором самостоятельно. Теоретико-мнозюстветгая модель изнерзнил продлокеиа в соавторство. Постановка частных изморитольшх задач, теоретическое обосновашю и анализ всех предло:::ошшх алгоритмов проведены лично автором.
Практическая ценность. Изложенный в диссертационной работе
подход к построению модели измерения позволяет иметь компактное формализованное представление достаточно широкого круга задач, возникающих на различных этапах измерения. Эта черта является удобной при разработке интеллектуальных систем программирования измерений. Результати работы целесообразно использовать предприятиями, учреждениями, научно-исследовательскими институтами в области приборостроения, средств автоматизации и систем управления, радиопромышленности, средств связи, высшей школы, метрологичоскими центрами в качестве рекомендаций, способствующих более эффективным решениям при разработке программного обеспечения модульных измерительных систем. Предложенные в работе алгоритмы решения задач.нахождения линейного порядка на множестве отношении имеют самостоятельное прикладное значение и могут быть использованы в решении дискретно-математических задач. Некоторые из полученных результатов могут быть распространены на проектирование КИС любого назначения.
Реализация результатов работы. Результаты исследований ' по теме диссертации использованы при разработке:
- измерительной установки ТК2Н-119 для поверки установки В1-27 по
договору для Таллиннского конструкторского бюро радиоэлектроники
(х/д N 1-49/91);
- автоматизированного метрологического комплекса "СГЕПЬ" для
аттестации поверки программно-управляемых средств измерений в
народном хозяйстве по заказу НПО Автоматшш г. Екатеринбурга (х/д
N 661/90/886). ' '
Результаты диссертационной' работы используются при проведении лекциошшх и лабораторных занятий по курсам "Информационно-измерительные системы и измерительно-вычислительные комплекса" и "Микропроцессорные устройства измерительно-вычислительных комплексов" для студентов специальности 19.07.03 "Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний".
Один из образцов КИС - Программируемая установка для поверки стрелочных электроизмерительных приборов "ИС-03", демонстрировался на тематической выставке "Поверка-87" ЦДКХ.
Акты о внедрении результатов работы приложены к диссертации.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы
докладывались на: Всесоюзной конференции "Системные исследования и автоматизация в метрологическом обеспечении ИИС и управлении качеством" (г.Львов, 1986 г.); 11-ой Всесоюзной конференции "Метрологическое обеспечение ИИС и АСУ ТП" (г.Львов, 1988 г.); Первой секции "Теория и проектирование электронных вольтметров и средств их поверки" Республиканской научно-технической конференции "Применение микропроцессоров в народном хозяйстве" (г.Таллинн, 1988 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "ММС-89" (г.Ульяновск, 1989 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация средств метрологического обеспечения народного хозяйства" (г.Тбилиси, 1989 г.); "3-ей Всесоюзной конференции "Метрологическое обеспечение ИИС.и АСУ ТП" (г.Львов, 1990 г.); Республиканской научно-технической конференции "Теория и проектирование электронных вольтметров и средств их поверки" (г.Таллинн, 1990 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных трудов.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка літератури и двух приложений. Диссертация содор::мт 133 страницы основного текста, 24 -рисунка, 14 таблиц. Список 'литературы включает 120 наименований на 11 страницах.
