Алгоритм псевдоимитационного моделирования аналогичен алгоритму статистического моделирования. Отличие заключается в том, что подпрограммы проверки достаточности статистики, статистической обработки и генерации псевдослучайной последовательности отсутствуют.
Алгоритм псевдоимитационного моделирования носит итеративный характер.
Псевдоимитационное моделирование с применением специализированных моделирующих блоков. Структурная реализация псевдоимитационного моделирования заключается в создании моделирующей установки, структура которой соответствует структуре моделируемой ИИС, а блоки, составляющие установку, осуществляют функциональные преобразования в соответствии с вероятностными и энергетическими операторами преобразователей ИИС.
Такая моделирующая установка может быть включена в состав ИИС для выполнения операций по автоматической оптимизации ее параметров, что значительно расширяет область применения информационно-энергетических моделей ИИС.
6. ИНФОРМАЦИОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.
Эффективность применения информационно-энергетического подхода увеличивается, если для анализа использовать топологические методы, основанные на описании структуры ИИС графом. Граф представляет собой множество определенным образом связанных узлов (вершин) и ребер. Каждому ребру соответствуют две вершины – начало (вход) и конец (выход). Граф отображает прохождение и преобразование сигналов в системе.
Можно сформулировать следующие правила составления графов:
1. Прежде всего система подразделяется на элементы. Предполагается, что систему можно подразделять до тех пор, пока она не будет представлена в виде соединения двухполюсных элементов и сумматоров.
2. Каждому узлу ставится в соответствие одна из переменных.
3. Каждое ребро, указывающее направление преобразования сигнала, имеет соответствующий изображенному этим ребром двухполюснику оператор.
4. Если в узел приходит несколько ребер, то значение переменной в узле определяется как сумма переменных, получаемых по каждому из ребер.
5. Значение узловой переменной передается по каждому исходящему из узла ребру.
С точки зрения теории множеств, граф – это множество соединенных некоторым образом точек. Граф с множеством узлов есть некоторое семейство сочетаний или пар указывающих, какие вершины считаются соединенными и в каком направлении (имеется в виду направленный граф).
Задача информационно-энергетического анализа заключается в определении связи законов распределения и спектральных плотностей мощности выходных и входных случайных сигналов ИИС. Для решения этой задачи необходимо определить правила агрегатирования и трансформации топологических структур таким образом, чтобы сохранить эквивалентность их информационно-энергетических характеристик. Операция агрегатирования состоит в замене нескольких уравнений, преобразователей или ребер одним, в результате чего число переменных уменьшается, вид схемы упрощается, но порядок уравнения повышается и преобразователь соответственно усложняется.
Рассмотренные в принципы построения информационно-энергетических моделей ИИС и оценки их характеристик позволяют определить последовательность анализа ИИС на основе информационно-энергетических критериев:
1. Выявление всех факторов, влияющих на процесс измерения и обработки информации.
2. Определение информационно-энергетических характеристик сигналов, составляющих вектор информативных и неинформативных входных воздействий, с использованием методов информационно-энергетического анализа объекта измерения и контроля.
3. Построение топологической структуры – графа ИИС, и преобразование его к виду, удобному для анализа.
4. Определение матриц информационно-энергетических операторов моделируемой ИИС.
5. Определение матриц информационно-энергетических характеристик.
6. Оценка эффективности и качества ИИС по информационно-энергетическим критериям.
Сравнение различных сопоставимых по затратам ИИС на основе рассчитанных показателей качества.
Получаемые вероятностные и энергетические характеристики случайных сигналов в ИИС позволяют проводить оценку их качества не только на основе информационно-энергетических, но и ряда других показателей эффективности, например, ошибок первого и второго рода.
Вероятностные и энергетические характеристики являются основой для оценки важнейших метрологических характеристик ИИС: погрешностей, функций влияния, быстродействия и др. Однако представленная и алгоритмизированная методика применима не только при решении разнообразных задач, связанных с анализом ИИС. Перспективным направлением совершенствования и расширения возможностей информационно-энергетического преобразователей с учетом их физической реализуемости. Эффективность оптимизации представляется его применением при синтезе оптимальных ИИС. Для этого в топологическую модель условно вводятся все допустимые связи с неопределенными информационно-энергетическими операторами. Затем производятся выбор оптимальных параметров операторов по экстремальным значениям информационно-энергетических показателей и определение сигнальных характеристик (статических и динамических), если в процессе поиска экстремума использовать специализированные моделирующие устройства.
Таким образом, информационно-энергетический подход на основе вероятностной и спектральной моделей применим на всех этапах проектирования и оптимизации ИИС: от анализа объекта контроля и выбора наиболее эффективных методов контроля и измерения до синтеза оптимальных структур преобразования. Представленные результаты могут найти применение при решении разнообразных задач анализа и синтеза широкого класса измерительных информационных устройств и систем.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Цапенко М. П. Измерительные информационные системы. М.: Энергия, 1974.
2. Темников Ф. Е., Афонин В. А., Дмитриев В. И. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1979.
3. Маликов В. Т., Поджаренко В. А., Харитоненко Ю. П. Исследование и разработка прибора для бесконтактного измерения скорости вращения вала электродвигателя. М., 1976.
4. Электрические методы автоматического контроля. /Под общей ред. К. Б. Карандеева. М.: Энергия, 1965.
5. Кавалеров Г. И., Мандельштам С. М. Введение в информационную теорию измерительных устройств. М.: Энергия, 1976.
6. Бриллюэн Л. Наука и теория информации. М.: Физматгиз, 1960.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.