научная статья по теме ОБЩИЕ МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЛИЧИН: ВЫЯВЛЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ Энергетика

Текст научной статьи на тему «ОБЩИЕ МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЛИЧИН: ВЫЯВЛЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ»

Главный pедактоp — д-р техн. наук, п|)офессор В. Ю. Кнеллеp

УДК 681.2.:681.586:681.518.005

ОБЩИЕ МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕЛИЧИН: ВЫЯВЛЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ

В. Ю. Кнеллер, А. М. Фаянс

Рассмотрен регулярный подход к выявлению и систематизации возможных общих методов преобразования физических величин — базовых для построения датчиков, приборов и систем. Он позволяет представить совокупность выявленных методов в виде логически прозрачной и по структуре, и по процедуре построения, иерархической классификационной системы, отражающей происхождение, взаимосвязи, особенности и возможности этих методов. Подход также применим для выявления и систематизации методов осуществления других целенаправленных процессов.

Ключевые слова: целенаправленные процессы, преобразование величин, методы преобразования, систематизация.

ЖУРНАЛ В ЖУРНАЛЕ

Измерения Контроль

Автоматизация : СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы: рассмотреть подход, позволяющий выявить и представить в систематизированном виде совокупность методов осуществления одного из важнейших информационных процессов — процесса преобразования величин (ПВ). При этом, представляемая результирующая картина должна обладать следующими особенностями:

1. отражать происхождение качественно различных методов, их существенные особенности и взаимосвязи, и, в результате этого, позволять судить о возможностях и ограничениях представленных методов по их местоположению на картине или соответствующему коду;

2. охватывать не только уже известные методы, но и возможные;

3. быть логически прозрачной (осмысленной) и по своей структуре, и по процедуре построения, что должно способствовать ее развитию и использованию, лучшему пониманию и усвоению представляемых знаний;

4. хорошо вписываться в подобные по особенностям системы знаний о релевантных процессах целенаправленной деятельности.

И постановка задачи, и предлагаемый путь ее решения в области технических наук далеко не традиционны и нуждаются в предварительных пояснениях.

Первая "нетрадиционность" заключается в рассмотрении ПВ, как особого самостоятельного широко используемого целенаправленного информационного процесса, задача и суть которого — осуществление определенной причинной связи величин, процесса, который нуждается в выявлении и систематизации относящихся к нему базовых знаний.

ПВ — такая же неотъемлемая и важная часть информационных технологий, как и управление (У), контроль (К), измерение (И). К ПВ прибегают всегда, когда по различным причинам удобнее манипулировать с величиной у, адекватно отображающей величину х, чем с самой х. Под процессом преобразования величины х в величину у понимается физически реализованный процесс, обеспечивающий жесткую однонаправленную причинную зависимость у от х, при которой значения этих величин (X и У) связаны взаимно однозначным соответствием желаемого вида У = /(X). Здесь и далее, если не ого-

ворено иное, предполагается, что х и у — это экстенсивные величины, т. е. свойства, проявляющие себя в отношении эквивалентности, порядка и аддитивности [1], которые могут быть не только оценены, но и измерены.

Рассматривая процесс преобразования величин, можно было бы исходить и из более широкого его понимания, например, говорить об установлении желаемой причинной связи множества выходных величин от множества входных; предположить, что существуют и некоторые влияющие величины и необходимо обеспечить независимость от них устанавливаемых причинных связей и т. д. Для простоты и уменьшения громоздкости рассмотрения мы здесь ограничимся приведенным выше пониманием процесса ПВ, предполагающим наличие одной входной и одной выходной величины, а также отсутствие влияющих величин, тем более, что рассматриваемый далее подход к нахождению и систематизации методов ПВ действует и при расширенном понимании процесса ПВ.

Примеры средств, реализующих ПВ: измерительные преобразователи (сенсоры, датчики, АЦП и ЦАП, функциональные преобразователи) и ак-туаторы.

Осуществление процесса ПВ предполагает знание возможных методов ПВ, выбор подходящего метода — последовательности действий, приводящей к установлению указанной выше связи величин, и осуществление этой последовательности.

Здесь рассматривается задача, решение которой обеспечивает такой выбор — задача выявления и систематизации общих методов осуществления ПВ. Под общими методами понимаются методы, одинаково применимые для преобразования величин любого вида, формы представления и физической природы, а также при любых требованиях к условиям и качеству преобразования, т. е. исходной для нас является задача, уже существенно обобщенная по сравнению с задачами, конкретно возникающими на практике.

Рассмотрение процесса ПВ безотносительно физической природы участвующих величин, т. е. на уровне его обобщенных математических моделей (мы говорим — на структурном уровне), позволяет выявить структурные закономерности построения моделей, обеспечивающие те или иные особенности и свойства процесса преобразования. Знание этих закономерностей, совокупность которых формирует основы структурной теории ПВ, необходимо для обеспечения желаемых свойств ПВ конкретной физической природы при построении соответствующей структуры или (и) алгоритмов функционирования средств преобразования. Таким образом, решение задачи выявления и систематизации общих методов осуществления

ПВ значимо и с научной, и с практической точки зрения.

Вторая "нетрадиционность" заключается в поиске методов осуществления задачи рассматриваемого процесса в свете закономерностей решения более общих задач и, в частности, решение задачи ПВ как разновидности задачи целенаправленной деятельности, а последней — как разновидности любых задач, в том числе и мыслительных. Это улучшает процесс поиска, а также позволяет выявить и плодотворно использовать родо-видовые отношения рассматриваемых решений.

Третья "нетрадиционность" состоит в попытке разработать регулярную конструктивную процедуру построения картины методов решения интересующей нас задачи, в данном случае — задачи ПВ, на основе хорошо прослеживаемых и контролируемых закономерностей логического мышления.

Несколько слов о публикациях авторов, непосредственно предшествующих данной статье.

В работах [2—5] развит подход к выявлению и систематизации знаний в рассматриваемой области, в частности, в области измерений и средств измерений, на основе изучения специфического, существенного для этой области процесса в свете закономерностей более высокого уровня рассмотрения, охватывающего разнообразные целенаправленные процессы. В [2] этот подход был применен впервые, а в [4] более последовательно для выявления внутренней взаимосвязи процессов измерения, контроля, управления и других процессов, для уточнения специфики и проблематики каждого из них. В работе [2] говорилось и о целесообразности выделения и формирования знаний, относящихся к процессу ПВ. С использованием упомянутого подхода в [3, 4] были намечены пути решения двух основных проблем ПВ: создания причинной связи величин и уменьшение ее зависимости от нежелательных факторов. Искомые методы решения выводились дедуктивным путем из некоторых известных более общих принципов и закономерностей. Однако механизмы выявления таких принципов и закономерностей, как и сама процедура вывода, еще не были определены. Это было частично сделано в работах [6, 7], развито и уточнено в [5], а затем в данной статье.

ПОДХОД К РЕШЕНИЮ Общая характеристика

Речь будет идти о решении двух качественно различных видов задач:

• задач преобразования действительности, условно, созидательных, решаемых путем воздействия на нее с целью достижения определенного

результата, т. е. путем организации соответствующего целенаправленного процесса;

• мыслительных задач, заключающихся в нахождении (выявлении) мыслимых решений созидательных задач путем логических выводов из суждений, отражающих реальности этих задач.

Предлагаемый подход к выявлению методов осуществления конкретного целенаправленного процесса, предусматривает следующие этапы:

1. формулировку решаемой созидательной задачи в терминах определяющих ее понятий;

2. движение вверх (восхождение от особенного к общему): неоднократный переход к рассмотрению более общей задачи по отношению к ранее сформулированной (последовательное обобщение созидательной задачи до максимально доступного/целесообразного уровня рассмотрения);

3. дедуктивный логический вывод возможных методов решения наиболее общей из рассмотренных созидательных задач, исходя из ее содержания, известных закономерностей, необходимых допущений, т. е. постановка и решение соответствующей мыслительной задачи;

4. движение вниз (от общего к конкретному): перенос выявленных методов решения более общей созидательной задачи на уровень рассмотрения менее общей задачи и их конкретизация с учетом ее особенностей; последовательное повторение такой процедуры для рассмотренных при движении вверх задач различного уровня обобщения вплоть до первоначально сформулированной на первом этапе.

Выполнение последней стадии этапа 4 дает искомые решения задачи, поставленной в п. 1, поскольку объемы содержания рассматриваемых на этом этапе задач образуют вложенные множества. При такой конфигурации множеств закономерности (например, методы реализации, свойственные им достоинства и недостатки), выявленные при рассмотрении созидательной задачи более высокого уровня обобщения, относятся и к задаче более низкого уровня, естественно с учетом ее специфических особенностей.

Особенности рассматриваемого подхода к нахождению этих решений, такие как логический вывод первоначальных родовых решений при рассмотрении максимально обобщенной задачи, т. е. понятия с максимальным объемом и минимальным содержанием, и нахождение видовых решений менее общих задач путем конкретизации родовых решений, существенно облегчают процессы поиска и контроля возможных пропусков и ошибок, обеспечивая, тем самым, приемлемую полноту и достоверность найденных решений. Необходимо отметить еще одно важное достоинство подхода, дополнительное для задачи выявления решений

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»