LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Енергетика → Автоматизований структурний синтез число-імпульсних функціональних перетворювачів

Національний університет "Львівська політехніка"

Лагун Андрій Едуардович

УДК 621.317 + 681.325

АВТОМАТИЗОВАНИЙ СТРУКТУРНИЙ СИНТЕЗ ЧИСЛО-ІМПУЛЬСНИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

05.13.05 - елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Львів - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному університеті “Львівська політехніка”

Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник -

Доктор технічних наук, професор,

Заслужений винахідник України

Дудикевич Валерій Богданович,

завідувач кафедри "Автоматика та телемеханіка"

Національного університету “Львівська політехніка”

Офіційні опоненти -

Доктор технічних наук, професор

Мельник Анатолій Олексійович,

завідувач кафедри "Електронні обчислювальні машини" Національного університету "Львівська політехніка"


Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Воробель Роман Антонович,

Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, м. Львів, провідний науковий співробітник

Провідна установа –

Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури НАН України та Державного комітету зв'язку та інформатизації України (м. Львів), відділ інформаційних технологій і систем


Захист відбудеться “ 30 “ листопада 2001 р. о “ 16 ” год.

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08

у Національному університеті “Львівська політехніка”

в ауд. 226 головного корпусу

(79013, Львів - 13, вул. С.Бандери, 12)

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці

Національного університету “Львівська політехніка”

(79013, Львів - 13, вул. Професорська, 1)

Автореферат розісланий “ 26 ” жовтня 2001 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наукЛуцик Я.Т.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність проблеми. Питання розроблення число-імпульсних функціональних перетворювачів кодів (ЧІФП) відноситься до теорії цифрових обчислювальних структур, систем збору та обробки інформації. На цей час актуальною є тенденція суміщення операцій вимірювального перетворення з попередньою функціональною обробкою інформації, що дає змогу зменшити об'єм інформації, яка передається, і обробляти інформацію від джерел різної фізичної природи.

На етапі структурного синтезу ЧІФП здійснюється формування структури ЧІФП за заданою вхідною функцією, необхідними метрологічними характеристиками та оптимізація отриманої структури.

Питання розроблення методик структурного синтезу ЧІФП та цифрових інтегруючих структур (ЦІС) не є новими. Згідно відомої методики структурного синтезу, що стосується ЦІС на базі інтегруючих процесорів, синтез останніх здійснюється на основі системи породжуючих диференціальних рівнянь Шеннона з використанням арифметичних операцій підсумовування, віднімання, множення. Недоліками цієї методики є відсутність серед згаданих арифметичних операцій операції ділення, що приводить до значного ускладнення структур функціональних перетворювачів. Недоліком є також те, що ця методика не враховує багатоваріантності процесу синтезу ЦІС. Інша відома методика, яка стосується структурного синтезу ЧІФП на основі модифікованої системи диференціальних рівнянь Шеннона, допускає наявність в системі породжуючих диференціальних рівнянь, крім згаданих, операції ділення. Це дозволяє значно покращити метрологічні характеристики функціональних перетворювачів, синтезованих на основі такої методики. Для реалізації модифікованої системи диференціальних рівнянь Шеннона було запропоновано використовувати число-імпульсні дільники (ЧІД), а для інших операцій – число-імпульсні помножувачі (ЧІП), схеми підсумовування і віднімання імпульсних послідовностей, лічильники.

Методика структурного синтезу ЧІФП на основі модифікованої системи рівнянь Шеннона не є автоматизованою. Крім того, введення до набору базових вузлів дільників привело до формування нових проблем в структурному синтезі ЧІФП. Зокрема ускладнилося узгодження динамічних діапазонів, в яких працюють базові вузли синтезованої структури ЧІФП. Не менш важливою і трудомісткою для вирішення є проблема достовірного прогнозування майбутніх метрологічних характеристик ЧІФП, що синтезується. Адже дільникам і ЧІФП на їх основі, які є цифровими структурами з імпульсними зворотними зв'язками, характерна цифрова модуляція імпульсного потоку, що значно ускладнює одержання аналітичних виразів для опису таких структур. Тому теорія аналітичного опису ЦІС і ЧІФП, яку застосовують сьогодні, є недосконалою, і доводиться застосовувати імітаційне моделювання для уточнення метрологічних характеристик синтезованих структур. Крім того, є ще ряд специфічних особливостей функціонування деяких видів ЧІФП.

Через всі ці причини реальний процес синтезу ЧІФП є дуже трудомістким і лише в малій мірі містить згадані методики структурного синтезу в незмінному вигляді. Більша частина цього процесу сткладає певне число циклів моделювання і коригування синтезованої структури ЧІФП з метою забезпечення задовільних метрологічних характеристик. Фактично, на даний час, незважаючи на наявність згаданих методик, синтез структури ЧІФП для відтворення заданої функції перетворюється на окрему наукову задачу, при вирішенні якої застосовують як існуючі методики синтезу, так і багато додаткових формальних і неформалізованих методів.

Саме тому актуальним є аналіз і систематизація цих методів, розроблення алгоритмів структурного синтезу ЧІФП, які враховують весь досвід, нагромаджений розробниками структур ЧІФП, і більшість методів, які використовуються для вдосконалення синтезованих ЧІФП. Не менш важливою і актуальною є задача автоматизації таких алгоритмів. Саме вирішенню розглянутих завдань структурного синтезу присвячено цю роботу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основний зміст дисертаційної роботи складають результати теоретичних і практичних розробок, проведених автором при виконанні робіт згідно з держбюджетною темою “Методи аналізу, синтезу, математичного та фізичного моделювання перетворювачів інформації для вимірювальних приладів і систем”, номер державної реєстрації 0100U000482 за 2000 р.; конкурсної роботи Міннауки і освіти України "Розробка широкодіапазонного промислового витратоміра газу", проект 6.1.001614 за 2000 р.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є створення нової методики автоматизованого структурного синтезу ЧІФП, яка дозволить спростити процес розроблення структур ЧІФП.

Поставлена в роботі мета досягається вирішенням таких задач:

– аналіз існуючих базових функціональних елементів, які ефективно можуть використовуватися в автоматизованому структурному синтезі ЧІФП;

– створення універсальних базових функціональних елементів, що реалізують деякі найпростіші функції для використання в автоматизованому структурному синтезі ЧІФП;

– розроблення алгоритмів для автоматизованого структурного синтезу ЧІФП та автоматизованого імітаційного моделювання;

– дослідження синтезованих структур ЧІФП.

Об’єктом дослідження є процес відтворення функціональних залежностей за дискретними приростами цифровими засобами, який характеризується значною мірою невизначеності через розбіжність параметрів самого процесу та цифрових пристроїв, що його моделюють.

Предметом дослідження є способи аналізу та синтезу ЧІФП, направлені на підвищення ефективності проектування останніх.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на використанні основних положень математичного аналізу, методів структурного синтезу ЧІФП та ЦІС, теорії бінарних дерев і графів, теорії похибок. Для підтвердження достовірності теоретичних досліджень використано методи математично-імітаційного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів:

– запропоновано нову концепцію побудови