CC BY
9
проектировщика Н(1:) о требуемом результате проектирования, спецификации текущей цели ик <К,0,А> и имеющегося у проектировщика
опыта С2<0,Е>.
6. Деятельность Ос(8) заключается в синтезе содержания текущего проектного решения на основе комбинаторики элементов описаний отобранного подмножества проектных решений.
7. Деятельность Бт(8) подразумевает последовательную интерпретацию процедур, получающих на входе значения атрибутов т[] вследствие интерактивной деятельности проектировщика. Изменения приводят к модификации текущего состояния Ск.
8. Содержание процесса проектирования Р описывается в виде последовательности проектных решений . Каждый элемент
последовательности имеет свои функциональные границы и может быть
•
заменён на другой элемент из множества {Б}, удалён или изменён (скомбинирован из подмножества элементов множества {Б}).
Использование данной модели подразумевает решение следующих задач:
• Выявление новых элементов множества т.е. новых проектных решений.
• Обработка, систематизация и сохранение новых элементов множества 8.
• Выборка в множестве Б решений, адекватных проектной ситуации.
• Формирование из множества 8 эффективных проектных процессов Р.
® Интерпретация полученных связанных цепочек, описывающих реализацию конкретного проекта.
Процесс формирования нового проектного решения использует механизм протоколирования проектных действий. Это подразумевает переключение инструментальных средств САПР в состояние записи процедурных протоколов, из которых впоследствии генерируются описания новых проектных решений. Полученные описания анализируются и приводятся к требуемому формату представления данных, удобному для их последующего сохранения и использования. Далее проектное решение сохраняется в специализированной базе данных.
Реализация третьей задачи - выборка в БД проектных решений -осуществляется путём генерации запроса в контексте текущего информационного состояния проекта, требуемой функциональности и ближайшей проектной цели. Проектировщик по результатам поиска выбирает удовлетворяющее его проектное решение. Если поиск в базе данных не дал результатов, то имеется возможность синтеза проектного решения из списка доступных.
Для формирования элементов последовательности Р существует возможность произвольного комбинирования элементов множества доступных проектных решений 8 или их частей. На выполнение каждого элемента Р можно наложить условие в виде любого возможного условного
имражения. В любом элементе Р можно задать переменную, являющуин п глобальной для всего множества Р. Данные переменные могут прппимпм. значения в виде любой корректной функциональной зависимости.
Интерпретация проектных решений осуществляется последовательным исполнением программных процедур, составляющих процедурное описание решения. В процессе интерпретации существует возможность комбинировать различные проектные решения. Кроме того, имеется возможность использовать только часть процедурного описания - из любого места процедурного описания можно осуществлять переход в создавать
ветвления в процессе исполнения, задавать глобальные переменные для проекта в целом и функциональные зависимости на основе любых параметров проекта.
Предложенный подход нашёл свое отражение в разработанных прототипах инструментальных средств. Применение инструментария для решения ряда пробных проектных задач показал его эффективность и необходимость дальнейшего совершенствования механизмов приобретения проектных знаний и их комплексного применения.
•••••••••»•••••••••в
Сухов Сергей Альбертович, кандидат технических наук, доцент кафедры САПР. Область научных интересов - системы автоматизированного проектирования.
УДК 519.7
В. И. ЛЕВИН, А. В. ХУДЯКОВ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ЛОГИКИ
ДЛЯ СИНТЕЗА СМЕШАННЫХ АЛГОРИТМОВ ПОИСКА
В ИНФОРМАЦИОННЫХ МАССИВАХ
ЗШ
Описаны смешанные алгоритмы поиска в информационных массивах, обладающие меньшей трудоёмкостью, чем дизъюнктивные и конъюнктивные алгоритмы. Использован аппарат непрерывной логики и логических определителей.
V
Рассмотрим неупорядоченный информационный массив из // чисел Ап={аи„.уап)> изученный ранее в [1]. Решим ту же, что и в [1], задачу
нахождения /--го в порядке возрастания элемента заданного массива а(г\ Как и раньше, представим этот массив в виде множества Ап = {а1}.а
последнее - в виде матрицы-столбца
4 =
• • к
си
а
п
0)
По определению логического определителя (ЛО) искомый элемент а(г) равен ЛО-столбцу г -го ранга
(2)
< =
а,
а
/I
от матрицы-столбца Ап (1), т.е. выражается в виде
(О
я,
а
п
(3)
Так что для получения алгоритма поиска элемента а(г) нужно лишь раскрыть в выражении (3) А[ по какой-либо формуле раскрытия ЛО-столбца. Ранее для этого использовались формулы раскрытия
К = V а ... л ), Аг„ = д Ц v... v а!г), е , (4)
представляющие ЛО-столбец в ДНФ и КНФ. Здесь и ниже V = шах -операция дизъюнкции непрерывной логики (НЛ), а у = шт - операция конъюнкции НЛ. Это привело к дизъюнктивному и конъюнктивному алгоритмам поиска, трудоёмкость которых, в общем случае растёт экспоненциально по п. Попытаемся теперь найти более экономные алгоритмы поиска.
Чтобы замедлить рост трудоёмкости алгоритмов поиска, целесообразно использовать при раскрытии ЛО их блочные разложения [2]. Представим
ЛО-столбец Агп в (3) в блочном виде
(г)
А]
Л+1,5
А2
лк+и
7+1,л
/+1,л
л\ук
Мк+Ь)
А'+1,5
ММ*)
(5)
р строк
Здесь А\]Ь - блочный ЛО-столбец /-го ранга, полученный объединением
элементов исходного ЛО-столбца А,% а п(с1уЬ) ~Ь-с1 + \ - общее
число элементов в этом блочном ЛО. Блочное представление ЛО-столбца Агп
в виде (5) означает очевидное: г-й по возрастанию элемент а(г) неупорядоченного множества элементов {аи...,ап} есть также г-й по
возрастанию элемент этого же множества, в котором, однако, уже упорядочены по возрастанию подмножества элементов
{а,,...,ак}у{ак+1......,{в/+|Раскроем внутренние ЛО А[1Ь в (5) по
одной из формул раскрытия общего ЛО, содержащего д строк:
«
А. . ij
¡j
^ o<is<;r,
и подставим результат в (5). Получим эквивалентное представление ЛО-столбца Ап в (3) в виде обычного ЛО, т.е. не блочного, а состоящего in
элементов. Причём число строк р в полученном представлении ЛО А,]
меньше числа строк п в его исходном представлении, что достигнут объединением строк. На этом заканчивается 1-й этап раскрытия ЛО-столбца
А'п. На 2-м этапе процедура объединения строк проводится с представлением
ЛО Агп, полученным на 1-м этапе. В результате получается новое
эквивалентное представление этого ЛО с ещё меньшим числом строк. Последующие этапы раскрытия ЛО выполняются аналогично. Процесс
заканчивается после того, как получено представление ЛО-столбца А[,
выражающее его с помощью операций НЛ в явном виде через его элемен ты»
т.е. этот ЛО раскрыт. Описанная процедура раскрытия ЛО-столбца А[ может
быть названа блочно-иерархической.
Раскроем в формуле (3) ЛО-столбец с помощью описанной процедуры. В результате получим выражение искомого г-го порядкового элемента а{, ) множества Ап = в виде некоторой функции НЛ? являющейся
поисковой функцией. Эта функция, в отличие от рассмотренных ранее, представлена в форме, отличной от ДНФ и КНФ. Так что она не является дизъюнктивной или конъюнктивной поисковой функцией, а представляет собой смешанную функцию, в которой операции дизъюнкции и конъюнкции IDI выполняются в порядке чередования. Смешанные поисковые функции определяют соответствующие смешанные алгоритмы поиска.
Трудоёмкость поиска произвольного порядкового элемента а{г) и неупорядоченном информационном массиве с п элементами с помощью описанных смешанных алгоритмов поиска существенно меньше, чем с помощью дизъюнктивных и конъюнктивных алгоритмов [1]. Эта
трудоёмкость N'n измеряется общим числом операций НЛ в получаемом с
помощью блочно-иерархической процедуры раскрытия ЛО выражении ЛО-
столбца А'п. Ясно, что N^ зависит от числа строк ЛО, объединяемых в блоки
на каждом этапе блочно-иерархической процедуры его раскрытия. Доказано
[2], что N'n минимально, если строки объединяются в блоки по две строки.
В этом случае
« cm, с = const (с < 2). (7)
Как следует из оценки (7), трудоёмкость поиска /--го порядкового
элемента а{г) в //-элементном неупорядоченном информационном массиие растет линейно относительно г и п. Это позволяет эффективно находим, с
(г)
помощью смешанных алгоритмов поиска порядковые элементы ак 1 практически с любыми порядковыми номерами г в неупорядоченных информационных массивах практически неограниченного объёма п.
Рассмотрим теперь частично упорядоченный информационный массив из п чисел, состоящий из q полностью упорядоченных подмассивов, изученный в [1]. Решим ту же, что и выше, задачу нахождения г-го в порядке возрастания элемента этого массива а(г). Как и раньше, представим этот массив в виде множества
_X
Ая = {а\\у»>а\пъ> а1Ь-">агт2> ••• >ад\>->а<,тд}>аН <аП < - < ащ>' = 1*0» XX = П > (8)
-У
а
а
&
а последнее в виде квазиматрицы
«II • •• а\тх
а,,\ ■ • ■ а
(9)
По определению ЛО искомый элемент а{г) равен ЛО Аг =
«11 ■ «|Ш|
• • адтч
И
от
квазиматрицы Аа (9), т.е. выражается в виде
= л; =
«11 • •• «1ш,
• •••• — ■ ■ ••• — *' апщ
(Г)
(10)
Для получения алгоритма поиска элемента а(г) нужно раскрыть в выражении (10) ЛО Агд по какой-либо формуле раскрытия ЛО. В [2] для этого
использовались формулы раскрытия (6), представляющие ЛО Аг(] в ДНФ и
КНФ. Это дало дизъюнктивный и конъюнктивный алгоритмы поиска с трудоёмкостью, растущей в общем случае экспоненциально по с]. Однако можно получить существенно более экономные алгоритмы поиска. Для этого надо использовать блочно-иерархическую процедуру раскрытия ЛО А'ч. Эта
процедура принципиально не отличается от соответствующей для ЛО-сголбца Агп, которая описана выше. Раскрыв с помощью этой процедуры
ЛО Агя в формуле (10), получим выражение искомого элемента с/г)
множества Ац (8) в виде некоторой поисковой функции НЛ. Эта функция
является не дизъюнктивной или конъюнктивной, а смешанной - в ней операции дизъюнкции и конъюнкции НЛ чередуются. Смешанной поисковой функции соответствует смешанный алгоритм поиска.
Трудоёмкость Ыгч поиска произвольного порядкового элемента а{г) в
частично упорядоченном информационном массиве Ац вида (8), состоящем
из (] полностью упорядоченных подмассивов, с помощью описанного смешанного алгоритма поиска существенно меньше, чем с помощью
дизъюнктивных и конъюнктивных алгоритмов [2]. Величина N'(j измермгтеч
числом операций HJI в выражении JIO Arq, полученном с помощью блочпо
иерархической процедуры раскрытия этого JIO. При этом оказывается, что» как и для неупорядоченного информационного массива, Nrq минимальна,
если в процессе выполнения указанной процедуры строки на каждом этапе объединяются в блоки по две строки. В этом случае
Nrq = crq, с - const (с < 2).
Из (3) следует, что трудоёмкость поиска г -го порядкового элемента а(г) л частично упорядоченном информационном массиве с q полностью упорядоченными подмассивами растет линейно относительно г иг/. Это дает возможность эффективно находить с помощью смешанных алгоритмов поиска порядковые элементы д(г) практически с любыми порядковыми номерами г в частично упорядоченных информационных массивах практически с любым числом q упорядоченных подмассивов.
1 1Г
Ii { •
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В статье описан подход к синтезу алгоритмов поиска данных в массивах с помощью аппарата непрерывной логики. В частности, рассмотрены смешанные алгоритмы поиска, т.е., алгоритмы, в которых операции конъюнкции и дизъюнкции непрерывной логики могут использоваться в произвольном порядке, определяемом требованием минимальной трудоёмкости поиска.
Основным достоинством подхода является возможность формализованного конструирования алгоритмов поиска как в общем случае, так и для некоторых специальных случаев. Главным недостатком нужно считать достаточную сложность конструирования алгоритмов поиска при больших размерах массивов. Этот недостаток проистекает из обобщающего свойства подхода - конструирования алгоритмов «сверху», по сравнению с конкретно направленным подходом «изобретения» алгоритмов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Худяков A.B., Левин В.И. Применение порядковой логики для представления данных и операций над ними // Вестник УлГТУ. Сер. Информационные технологии. 2000. №3. С. 108-111.
2. Левин В.И. Бесконечнозначная логика в задачах кибернетики. М.: Радио и связь, 1982.176 с.
Левин Виталий Ильич, доктор технических наук, профессор,, завкафедрой математики Пензенского технологического института. Имеет свыше 1000 публикаций в различных областях математики, информатики и теории надежности.
Худяков Анатолий Владимирович, аспирант, окончил факультет вы числительной техники Пензенского государственного университета. Имеет публикации в области управления данными в информационных системах.
Л
УДК 621.317
А. Б. ВИНОГРАДОВ
УСТРОЙСТВО ОТБОРА мощности от линии
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ПИТАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
ч
Предлагается источник питания измерительных устройств, находящихся под высоким потенциалом. Принцип работы основан на регулировании тока в нагрузке, подключаемой к катушке индуктивности, помещенной в магнитное поле провода с током. Полученное техническое решение может использоваться при построении автономных измерительных устройств с небольшой потребляемой мощностью.
Разработка электропитания измерительной аппаратуры, находящейся под высоким потенциалом, требует отдельного внимания. Современные микроэлектронные измерительные устройства требуют гораздо меньше энергии для своего функционирования, чем несколько лет назад. Но этот факт не может снять существующей проблемы, суть которой в опасности высокого напряжения, сложности обеспечения гальванической развязки и затруднённого обслуживания аппаратуры.
Возможны следующие варианты энергообеспечения измерительных устройств (ИУ).
1. Передача энергии по закрытому оптическому каналу (например, по оптоволоконному кабелю) или по открытому оптическому каналу.
2. Питание от химических источников тока или от аккумуляторных батарей.
3. Питание от накопительных элементов (конденсаторов или ионисторов).
4. Использование балластных элементов (конденсаторов, резисторов).
5. Питание через трансформатор тока или напряжения.
6. Использование энергии магнитного поля высоковольтного провода с током.
Наиболее перспективным является способ питания датчика с огСюрпм мощности от высоковольтной линии с током. Он позволяем и 114)IОНИ 11 преобразователь, сравнимый по размерам, массе и стоимости с самим IIV, и, кроме того, не требующий обслуживания при эксплуатации.
Этот способ предполагает использование катушки индуктивности, размещённой на замкнутом или разомкнутом сердечнике и помещенной и магнитное поле высоковольтной линии. Такую конструкцию можно считай, трансформатором тока, который необходимо дооснастить схемой регулирования, обеспечивающей неизменность входного парама рп источника питания (тока или напряжения) при различном токе в линии.
Известен [1] способ регулирования тока в нагрузке источника питания, состоящий в том. что параллельно ей периодически подключается балластный резистор. Подключением управляет токовое реле, реагирующее на отношение времени превышения мгновенным напряжением на его входе заданного уровня к остальной части полупериода входного тока. Токовое реле срабатывает только при относительно малой нагрузке (менее 0,5 от номинальной). Недостатком этого способа является то, что трансформатор тока работает в феррорезонансном режиме. Внешняя характеристика в этом случае имеет резко нелинейный характер.
Известен другой [2] способ регулирования тока в нагрузке, питаемой от источника тока через согласующий трансформатор с обмоткой управления. Его суть в том, что регулирование тока в нагрузке производится путём распределения в начале каждого полупериода суммарной намагничивающей силы в обмотку управления, а после снижения тока в нагрузке - в силовую обмотку. Недостатком способа является высокий уровень пульсаций тока в нагрузке, обусловленный тем, что перераспределение намагничивающей силы производится один раз за полупериод питающей сети.
Разработан источник питания, лишенный указанных недостатков (рис. I). Устройство содержит источник тока 1 (катушка 3, внесённая в магнитное поле), согласующий трансформатор тока 2 с первичной обмоткой 3 и вторичной обмоткой 4.
Рис. I. Структура источника питания
В состав устройства также входят диод 5, блок выпрямления 6, датчик напряжения 7, накопительный конденсатор 8, ключ 9 (элемент
