При использовании для разработки новой продукции и технологий экспериментальных исследований, основное время уходит на сбор данных и их обработку. Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований, позволяющая получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно [1,2]. Автоматизация экспериментов является основой как фундаментальных, так и прикладных исследований и представляет собой комплекс средств и методов для ускорения сбора и обработки экспериментальных данных, интенсификации использования экспериментальных установок, повышения эффективности работы исследователей [3,4]. Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) используются для анализа гипотез, получения математических моделей, удовлетворяющих заданным требованиям, обработки результатов исследований и измерений. Основные требования к АСНИ: быстродействие, высокая надежность, гибкость, наличие системы контроля, диалоговый режим работы и др.
Большое разнообразие дорогостоящих экспериментов приводит к необходимости разрабатывать системы автоматизации, решающие определенные классы задач. АСНИ применяются в различных отраслях: при проведении научных исследований в авиа- и ракетостроении, для моделирования и расчета физических и химических процессов, при проведении ассоциативных экспериментов, обработки данных от специализированных датчиков и считывающих устройств и др. [5, 6]
В результате применения АСНИ сокращается время проведения исследований, увеличивается точность и достоверность результатов, повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных, усиливается контроль за ходом эксперимента.
Для автоматизации проведения многофакторного эксперимента разработано устройство, функциональная схема которого приведена на рисунке.
Устройство содержит:
- Блок питания;
- Блок индикации;
- Вычислитель;
- Блок формирования значения параметров;
- Блок управления.
В основе работы устройства для проведения многофакторного эксперимента лежит использование оптимальных комбинаторных планов. С помощью данной системы экспериментатор имеет возможность выбирать различные варианты оптимального плана проведения эксперимента, и система, настроенная на его реализацию, будет генерировать последовательно соответствующие значения уровней факторов. После настройки устройство для проведения многофакторного эксперимента работает следующим образом. В блок управления, представляющий собой разъем для SD карты, поступают стоимости вариантов реализации. Затем эти данные поступают в вычислитель, где происходит определение варианта с наименьшей стоимостью. Номер оптимального варианта выводится на индикатор (блок индикации) и поступают на блок формирования значения параметров, в качестве которого выступает СОМ-порт. Блок питания осуществляет питание напряжением всех функциональных блоков. Разработанное устройство позволяет при выборе оптимального плана проведения эксперимента учитывать стоимости изменения уровней факторов, что позволяет сократить время необходимое для обработки результатов, а также существенно уменьшить стоимость проведения экспериментов.
Библиографический список
- Ross, K. The automation of science / K. Ross, R. Jem, O. Stephen // Science. – 2009. – V. 324. – № 5923. – P. 85–89.
- De Gooijer, J. G. 25 years of time series forecasting / J. G. De Gooijer // Int. J. forecasting. – 2006. – V. 22. – P. 443–473.
- Пат. 20090138415 США, МПКG06F 17/00. Automated research systems and methods for researching systems / O.Lancaster, J. Quechee. – № 20090138415; заявл.3.11.2008; опубл.4.09.2011.
- Mazumder, S. K., Theoretical and experimental investigation of the fast– and slow–scale instabilities of a DC–DC converter / S. K. Mazumder, A. H. Nayfeh, D. A. Borojevich // IEEE Trans. PowerElectron. – 2001. – V. 16. – № 2. – Р. 201–216.
- Круглов, В.И. Методология научных исследований в авиа– и ракетостроении / В.И. Круглов, В.И. Ершов, А.С. Чумадин, В.В. Курицына. – М.: Логос, 2011. – 432с.
- Моновская, А.В. Автоматизация экспериментальных исследований динамики мпульсных систем преобразования энергии / А.В. Моновская, Е.А. Годовников // Вестник Югорского государственного университета. – 2011. – Вып. 3(22). – С. 123–127.
Количество просмотров публикации: Please wait