04.08.2007, 12:54
Для разработки интеллектуальных аппаратов, а точнее для автоматизации проектирования методами САПР необходимо построить образ (или шаблон) Интеллектуального аппарата ИА.
Для полноты описания всего множества аппаратов как класса, и как следствие полноты описания конкретного аппарата как отдельного объекта этого класса необходимо выделить и описать общую структуру. В предлагаемом далее подходе выделения структуры рассматривается функциональное существование элементов ИА(в качестве элементов берутся агрегаты) из которого и вытекает общая структура или физическое существование. Таким образом, системным подходом выявляется инвариантное ядро ИА.
Выделение инвариантного ядра интеллектуального подводного аппарата
Описание данной концепции представления интеллектуальной техники можно рассмотреть на примере построения интеллектуального подводного аппарата(ИПА).
Любой автономный технический аппарат(интеллектуальный в т.ч.) так или иначе выполняет при работе 7 функций:
1)Потребление энергии
2)Преобразование потребленной энергии в целевую энергию(чаще всего в механическую)
3)Высвобождение энергии для выполнения цели или самосохранения
4)Получение информации из внешней среды или от субъекта управления
5)Обработка информации для принятия решений, связанных с выполнением цели или самосохранением
6)Выдача информации для связи с другими техническими аппаратами или субъекту управления
7)Выполнение цели и самосохранение, как экзистенциональная функция
В связи с этим можно схематично изобразить циркуляцию энергию и информацию в теле аппарата(рис.1). Выполнение цели и самосохранение является центральным связующим прочих функций. Между преобразователями информации и энергии имеются тесные связи как субъекта и объекта управления.
рис.1. Функциональное существование ИПА
Соответственно функциональному существованию, в автономных технических аппаратах имеются блоки агрегатов, выполняющие эти функции(рис.2):
Рис.2. Физическое существование ИПА
Блок получения информации:
- Совокупность агрегатов, выполняющих функции получения на борт ИПА информации как извне, так и о состоянии внутренних подсистем, т.е. от человека, с других блоков аппарата и из окружающей среды. Аппаратно может состоять из видеокамер, фотоаппаратов, ГАС, USB, Wi-Fi модемов, CD-ROM, термометров, акселерометров, датчиков и т.д. и соответствующих контроллеров.
Блок обработки информации:
- Совокупность агрегатов и программного обеспечения, выполняющих функции обработки и анализа информации, полученной в цифровом виде из блока получения информации а также принятия решений. Интеллектуальная система аппарата. Аппаратно может состоять из HDD, RAM, процессоров, видеокарт, звуковых карт, системы контроля искусственного интеллекта и др.
Блок выдачи информации:
- Совокупность агрегатов, выполняющих функции передачи/выдачи информации как во внешнюю среду, так и команды в подсистемы аппарата. Аппаратно может состоять из USB, Wi-Fi модемов, дисплеев, CD-RW, автономных плавсредств с хранилищем памяти и др., с соответствующими контроллерами
Блок потребления на борт и запаса энергии:
- Совокупность агрегатов, выполняющих функции подачи на борт из внешней среды энергии и запаса энергии на борту ИПА. Аппаратно может состоять из баков с топливом, аккумуляторов, солнечных батарей, баллонов с жидкостью или со сжатым газом, радиоактивных элементов и др.
Блок преобразования энергии:
- Совокупность агрегатов, выполняющих функции преобразования одного вида энергии в другой или регулировки подачи. Аппаратно может состоять из ДВС(РДТТ, ГРД, водометный дв. и тд.), электромагнитов, электромоторов, термоядерных реакторов, пиропатронов, трансформаторов, передаточных механизмов, механизмов травления газа и жидкости и др.
Блок высвобождения энергии:
- Совокупность агрегатов, выполняющих функции высвобождения преобразованной энергии для питания бортовых систем и выполнения поставленной цели. Аппаратно может состоять из рабочих лопастей, движительных поверхностей, манипуляторов, баков плавучести, осветительных приборов, различных шин подачи энергии к агрегатам аппарата, сопел, управляющих поверхностей и др.
Блок конструкций связи блоков:
- Совокупность элементов и агрегатов, выполняющих функции обеспечения целостности, надежности, герметичности и выполнения цели ИПА(конструктивно-силовая схема, крепления, несущие поверхности и т.д.)
Таблица вариаций типов блоков ИПА
Декомпозиция ИПА проводится по функциям, выполняемым аппаратом. В результате деления, каждая получившаяся часть выполняет уникальную функцию в аппарате. В таблице вариаций типов блоков должны быть указаны их вариации на основе возможных видов энергии , информационных полей, видов обработки информации и конструктивных схем что делает определение блока полным и обособленным. При объединении конкретных элементов каждой строки в столбец получается тип ИПА.
Из вышеописанного конкретные виды агрегатов типов блоков могут быть следующими:
Получения информации:
Снимающий информацию с:
- радиоволн в атмосфере
- инфракрасных волн в атмосфере
- волн видимого света в атмосфере
- ультрафиолетовых волн в атмосфере
- рентгеновских волн в атмосфере
- гамма-волн в атмосфере
- теплового поля в гидросфере
- поля солености в гидросфере
- радиоактивного поля в гидросфере
- поля скоростей частиц в гидросфере
- поля турбулентностей в гидросфере
- поля давлений в гидросфере
-магнитного поля в гидросфере
- гидроакустических волн в гидросфере
- электромагнитных волн в гидросфере
- в космосе
- модуля электронной памяти
- терминала хранения реальных объектов
- волоконно-оптического кабеля
- коаксиального кабеля
- витой пары
- радиоволновода
- других носителей или переносчиков информации
- комбинированных носителей или переносчиков информации
Обработки информации:
Интеллектуальный:
-построенный на принципах нейронных сетей
-построенный на принципах экспертных систем
-построенный на принципах нечеткой логики
-построенный на комбинированных принципах
-построенный на других принципах
Неинтеллектуальный
Выдачи информации:
Выдающий информацию:
-радиоволнами в атмосферу
-инфракрасными волнами в атмосферу
-волнами видимого света в атмосферу
-ультрафиолетовыми волнами в атмосферу
-рентгеновскими волнами в атмосферу
-гамма-волнами в атмосферу
-в тепловое поле гидросферы
-в поле солености гидросфеы
-в радиоактивное поле гидросферы
-в поле скоростей частиц гидросферы
-в поле турбулентностей гидросферы
-в поле давлений гидросферы
-в магнитное поле гидросферы
-гидроаккустическими волнами в гидросфере
-электромагнитными волнами в гидросфере
Передающий информацию:
-в космос(е)
-в модуль электронной памяти
-в терминал хранения реальных объектов
-по волоконно-оптическому кабелю
-по коаксиальному кабелю
-по витой паре
-по радиоволноводу
-на другие носители или переносчики информации
-на комбинированные носители или переносчики информации
Получения на борт и запаса энергии:
Хранящий или получающий на борт:
-ядерную энергию
-химическую энергию
-гравитационную энергию
-электростатическую энергию
-магнитостатическую энергию
-нейтриностатическую энергию
-упругостную энергию
-тепловую энергию
-механическую энергию
-электродинамическую энергию
-мезонную энергию
-электромагнитную энергию
-нейтринодинамическую энергию
-другой вид энергии
-энергию комбинированных видов
Преобразования энергии:
Преобразующий:
-ядерную энергию в другие виды
-химическую энергию в другие виды
-гравитационную энергию в другие виды
-электростатическую энергию в другие виды
-магнитостатическую энергию в другие виды
-нейтриностатическую энергию в другие виды
-упругостную энергию в другие виды
-тепловую энергию в другие виды
-механическую энергию в другие виды
-электродинамическую энергию в другие виды
-мезонную энергию в другие виды
-электромагнитную энергию в другие виды
-нейтринодинамическую энергию в другие виды
-другой вид энергии в другие виды
-комбинированные виды энергии в другие виды энергии
Высвобождения энергии:
Высвобождающий:
-ядерную энергию
-химическую энергию
-гравитационную энергию
-электростатическую энергию
-магнитостатическую энергию
-нейтриностатическую энергию
-упругостную энергию
-тепловую энергию
-механическую энергию
-электродинамическую энергию
-мезонную энергию
-электромагнитную энергию
-нейтринодинамическую энергию
-другой вид энергии
-энергию комбинированного вида
Все логически возможные варианты объединения всех типов блоков ИПА в определенные конструктивные схемы должны сформировать полное множество типов интеллектуальных подводных аппаратов. Получившееся представление концептуального интеллектуального аппарата может быть использовано при разработке САПР для проектирования любых технических и биотехнических аппаратов.
Применение предлагаемого представления для проектных исследований на примере конкретного разрабатываемого ИПА
Описание состава блоков
o Блок получение информации:
- датчики внутреннего состояния систем ИПА, датчики состояния внешней среды, измерения углов и угловых скоростей, доплеровский лаг, относительный лаг, магнитный компас;
- гидролокаторы бокового и секторного обзора;
- радиомодемы, системы спутниковой навигации (GPS);
- ультразвуковые модемы;
- фотокамеры, телекамеры;
- акустический профилограф
o Блок обработка информации:
- интеллектуальная система управления.
o Блок выдачи информации:
- радиомодемы;
- ультразвуковые модемы.
o Блок потребление на борт и запас энергии:
- внешний источник питания;
- солнечные панели;
- флюгер;
- аккумуляторные батареи.
o Блок преобразования энергии:
- преобразователь тока солнечных панелей;
- преобразователь тока флюгера;
- преобразователь тока аккумуляторных батарей.
- движитель
o Блок высвобождения энергии:
- осветительное оборудование;
- приводы движителей;
- подпитываемые исполнительные (манипуляторные) ИПА;
- система изменения и поддержания плавучести.
o Блок конструкций связи блоков:
- рама, корпус, обшивка
Таким образом, после построения базы данных агрегатов и других технических элементов, описания взаимосвязей между ними появляется возможность создания принципиально новой системы автоматизированного проектирования, основанной на работе с функциональным представлением аппарата.
Ничников Александр
|
Обратная связь
Реклама на сайте
НАЗАД
