Принципы построения преобразователя параметров импеданса с интеллектуальными возможностями

Асп. Чечетин В.А., проф. Хасцаев Б.Д., доц. Катаев Т.С.

Кафедра промышленной электроники.

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет).

Кафедра физики. Северо-Осетинская государственная медицинская академия

Рассматриваются принципы построения преобразователей параметров импеданса, необходимых для построения высокоэффективных систем управления технологическими процессами и локальных измерительных приборов последнего поколения.

Наиболее перспективным направлением развития и совершенствования преобразователей параметров импеданса (ППИ),так же как многих технических устройств, является внедрение в них элементов искусственного интеллекта, иначе интеллектуализация ППИ [1, 2]. Однако в настоящее время публикации по данному направлению в области создания ППИ явно не хватает, и многие разработчики технических средств лишены необходимой информации. В связи с этим в работе авторы предлагают свой небольшой опыт создания интеллектуальных ППИ (ИППИ).

Для упрощения понимания принципов построения ИППИ вначале проанализируем структурную схему обычного ППИ на примере схемы, показанной на рис. 1.

2 Труды молодых ученых № 4, 2007

 Как видно из рисунка, главными узлами ППИ являются: измерительная цепь (ИЦ), выполняющая основную роль в преобразовании параметров импеданса в активные величины; генератор сигналов для питания ИЦ (Г); аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), обеспечивающий преобразование активных величин в цифровые; объект исследования (ОИ); устройство управления (УУ) для контроля и синхронизации работы всех узлов ППИ; интерфейс ввода и вывода данных (ИВВД), необходимые пользователю для взаимодействия с ППИ. УУ и ИВВД целесообразнее всего разрабатывать в виде аппаратно-программного продукта с применением персонального компьютера. Это значительно упрощает решение задачи интеллектуализации ППИ. Следующим существенным шагом по пути интеллектуализации ППИ является организация баз знаний (БЗ) и их внедрение в структуру ППИ. К важным функциям БЗ относятся – формализация, структурирование и хранение знаний. Другим шагом интеллектуализации является применение баз данных (БД). Заметим, что состав БД определяется конкретными функциями ППИ.

Рис.1. Структурная схема обычного ППИ.

Если взаимодействие пользователя с ППИ осуществлять с помощью интеллектуального интерфейса пользователя (ИИП), позволяющего выполнять полноценную работу неквалифицированным операторам, то это значительно упростит взаимодействие оператора с ППИ и повысит уровень интеллектуализации ППИ. Разработанная с учетом сказанного структурная схема ИППИ показана на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема интеллектуального ППИ.

Важными элементами ИППИ являются БД разного назначения, объединенные в схеме в единую базу и обозначенных на рис. 2 – БД РР. ИППИ также содержат базы данных по ОИ, Г, ИЦ, АЦП, обозначенных в схеме как БД ПЭ. Она может хранить данные по преобразуемым (измеряемым) параметрам импеданса, режимам работы, методам коррекции погрешностей и визуализации данных, а также по задачам преобразования.

Структурная схема ИППИ дополнена БЗ по задачам преобразования параметров импеданса (БЗ ЗП), а также узлом интеллектуального анализа данных (ИАД).

Работа предлагаемого ИПП заключается в следующем. После ввода первоначальных параметров задачи преобразования параметров импеданса ОИ через ИИП в устройстве формируется нужная система измерения (преобразования). Она может быть сформирована и на основе БЗ уже выполненных ранее задач преобразования ППИ. Узлы схемы: Г, ИЦ, АЦП, ОИ – являются синтезируемыми (формируемыми в ходе измерения). Они входят в БД по перестраиваемым элементам ППИ, обозначенном БД ПЭ. Таким образом, реализуется интеллектуализация функций ППИ на структурном уровне. Взаимодействие между БД РР и ИПП, и узлами схемы осуществляется с помощью универсальной системы управления (СУ). Функции данного узла – формирование структуры преобразователя на основе введенных пользователем данных, управления и контроль в ходе измерения основными элементами ППИ, обеспечение вывода измерительной информации.

Предлагаемые принципы построения ППИ с интеллектуальными возможностями могут быть применены для решения широкого класса задач в области преобразования первичной информации. На их основе могут быть построены как локальные средства измерения, контроля и управления, так и АСУ ТП. Материал статьи представляет интерес студентам старших курсов и аспирантам, разрабатывающим аппаратуру для научных исследований.

Список литературы

1. Ясницкий Л.Н. Введение в искусственный интеллект. М.: ACADEMIA, 2005.

2. Рассел Стюарт, Норвиг Питер. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е изд.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 20