Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Аунг Вин. Разработка алгоритмов вычисления и методика обработки результатов в аналого-цифровом структурном базисе с разделением операндов для систем управления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Аунг Вин; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электронной техники].- Москва, 2008.- 159 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1216

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Обзор методов построения и анализ точностных характеристик
аналого-цифровых вычислительных устройств
17

  1. Классификация аналого-цифровых вычислительных устройств 19

  2. Анализ погрешностей аналого-цифровых вычислительных устройств 30

  3. Сравнительный анализ погрешностей выполнения арифметических операций в системах ЦАП-АВМ-АЦП, АЦП-ЦВМ-ЦАП и АЦВУ 44

1.4. Программно-алгоритмические методы увеличения точности вычислений 50

Глава 2. Реализация вычислений по методу разделения исходных

операндов на аналого-цифровых вычислительных устройствах 58

  1. Анализ возможности увеличения точности результата операции методом разделения исходных операндов на аналого-цифровых вычислительных устройствах 59

  2. Формирование контрольных разрядов полного результата и частичных результатов операции 66

  3. Методы восстановления результатов вычислений при симметричном разделении исходных операндов 74

2.4. Методы восстановления результатов вычислений при асимметричном разделении
исходных операндов 83

Глава 3. Анализ эффективности вычислений по методу разделения
исходных операндов для различных вариантов восстановления результата
вычислений
93

  1. Анализ эффективности вычислений при симметричном разделении исходных операндов и восстановлении результатов 93

  2. Анализ эффективности вычислений при асимметричном разделении исходных операндов и симметричном восстановлении результата 104

  3. Анализ эффективности вычислений при асимметричном разделении исходных операндов и коррекции по определению позиции сформирования погрешности на основе контрольных разрядов ПО

  4. Анализ эффективности вычислений при различном расположении контрольных разрядов 117

Глава 4. Верификация результатов диссертационной работы посредством
программного моделирования
128

  1. Моделирование выполнения вычислений по методу разделения исходных операндов на примере операции умножения 128

  2. Моделирование эффективности вычислений при симметричном разделении исходных операндов 135

  3. Моделирование эффективности вычислений при асимметричном разделении исходных операндов 142

Заключение 148

Список литературы 149

Приложение 155

Введение к работе:

Актуальность работы.

В настоящее время, в большинстве случаев, в системах автоматизированного управления (САУ) реального масштаба времени входная и выходная информация представлена как в цифровом, так и аналоговом виде. Смешанная форма входной и выходной информации обусловливает построение вычислительных устройств таких систем в комбинированном (аналого-цифровом) структурном базисе. В сфере проектирования комбинированных вычислительных структур большая работа проведена зарубежными учеными: Беким Д., Карплюсом У., Корны Г. А., Корны Т. М., Кабешем К., и российскими учеными: Смоловым В. Б., Преснухиным Л. Н., Чернявским Е. А., Формичевым В. С, Пуховым Г. К., Бархоткиным В. А., Бажановым Е. И. и многими другими.

В состав комбинированных вычислительных устройств САУ реального времени неизбежно входят блоки преобразователей информации, не несущих вьгаислительной нагрузки, что приводит к избыточным структурам. Вследствие аппаратной избыточности ухудшаются массогабаритные, надежностные и другие характеристики САУ, что особенно важно для бортовых САУ. Существуют комбинированные вычислительные устройства, построенные на базе преобразователей информации (Смолов В. Б., Преснухин Л. Н., Бархоткин В. А., Бажанов Е. И). Такой подход построения вычислительных устройств дает возможность минимизировать аппаратную избыточность при проектировании САУ. При этом показано, что при определенных условиях точность комбинированных структур в составе САУ не хуже, чем систем АЦП-ЦВМ-ЦАП. Однако, в большинстве случаев, комбинированные структуры характеризуются достаточно высокой погрешностью вычислений над операндами смешанной формы представления.

Эффективность работы комбинированных вычислительных устройств, также как аналоговых, и цифровых, в значительной мере определяется следующими основными параметрами: точностью, быстродействием и аппаратными затратами. Поэтому улучшение любого из этих трех параметров является актуальной научно-технической задачей. Однако обеспечение приемлемой точности, быстродействия и аппаратных затрат при проектировании комбинированных вычислительных устройств сопряжено с рядом трудностей. Поэтому разработка методов вычислений, улучшающих технические характеристики комбинированных вычислительных структур является актуальной.

Точность любых вычислительных устройств может быть увеличена за счет схемотехнических усложнений или за счет снижения быстродействия (увеличения времени выполнения операций). Схемотехнические усложнения приводят к увеличению аппаратных затрат, что неприемлемо для большинства САУ, особенно, для бортовых. В данной работе рассматриваются программно-алгоритмические методы увеличения точности вьиислений, которые не требуют дополнительных аппаратных затрат.

Одним из программно-алгоритмических методов увеличения точности вьгаислений в цифровой технике является метод двойной разрядной сетки (Кнут Д. Э). Данный метод реализуется при выполнении двух условий:

вычисление частичных результатов должно выполняться без погрешностей;

восстановление полного результата также должно выполняться без погрешности.

Однако, в аналого-цифровых устройствах результаты любых арифметических операций отягчены погрешностями. Поэтому разработка методики двойной разрядной сетки для комбинированных вычислительных структур требует определенных исследований.

Настоящая работа посвящена исследованию и разработке метода вычисления с двойной разрядной сеткой для комбинированных вычислительных устройств, построенных на базе вычислительных преобразователей информации.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка методики вьгаислений на аналого-цифровых устройствах по методу разделения исходных операндов, обеспечивающей увеличение точности выполнения операций.

Основные задачи исследования. Поставленная цель исследований требует решения следующих основных задач:

  1. Разработка способов разделения исходных операндов на аналого-цифровых вычислительных устройствах.

  2. Анализ возможных вариантов восстановления полного результата вьгаислений.

  3. Разработка вариантов компенсации погрешностей результатов вьгаислений.

  4. Анализ зависимости погрешностей результатов от способа разделения исходных операндов и вариантов восстановления полного результата.

  1. Анализ зависимости погрешностей от вариантов их компенсации.

  2. Верификация результатов исследования посредством моделирования.

Методы исследования. Основные результаты работы получены на основе применения теории погрешностей, теории вероятностей, теории вычислений по принципу разделения операндов, метода графического программирования и теории имитационного моделирования.

Научная новизна работы. Наиболее значимые научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

  1. Предложен принцип формирования контрольных разрядов при симметричном и асимметричном разделениях исходных операндов.

  2. Предложены варианты восстановления полного результата и разработана методика коррекции результата вычислений на основе анализа контрольных разрядов.

  3. Определена зависимость точности результата от вариантов его формирования и места расположения контрольных разрядов.

  4. Разработана методика вычислений по принципу симметричного и асимметричного разделения исходных операндов для аналого-цифровых устройств.

Практическая ценность. Результаты, полученные в работе, позволяют увеличить точность вычислений на комбинированных вычислительных устройствах. Например, если результат операции умножения на 12 разрядном аналого-цифровом устройстве формируется с эквивалентной точностью по 10 разряду, то благодаря вычислению по принципу симметричного разделения операндов результат можно получить выше с эквивалентной точностью по 16 или 22 разряду при разделении операндов пополам. При вычислении по принципу асимметричного разделения операндов результат можно получить выше с эквивалентной точностью по 13 или 16 разряду при разделении операндов на 3 разряда старшей части и 9 разрядов младшей части. Однако симметричное разделение позволяет увеличить точность не во всех случаях, а асимметричное разделение позволяет увеличить точность в любых случаях.

Реализуемость предложенных методов подтверждена результатами аналитического и компьютерного моделирования. Разработанные методики увеличения точности вычислений могут быть применены в различных отраслях науки, техники для решения точностных характеристик, возникающих при внедрении систем автоматизированного

управления, построенных на основе аналого-цифровых вьгаислительных устройств. Применение разработанных методик позволяет увеличить точность вычислений аналого-цифровых вычислительных устройств без требования дополнительных аппаратных затрат.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены и обсуждены на ряде научно-технических конференций, в частности:

  1. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и Информатика", Зеленоград, Москва, 2006 г., 2007 г., 2008 г.

  2. Научная сессия МИФИ "Информатика и процессы управления. Компьютерные системы и технологии", Москва, 2008 г.

Публикации. По результатам исследований, выполненных в диссертационной работе, опубликовано 11 печатных работ, в том числе 1 статья в издании, входящем в перечень ВАК, без соавторов опубликовано 4 работы.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту

выносятся следующие результаты исследований:

Принципы симметричного и асимметричного разделения исходных операндов.

Варианты восстановления результата вычислений.

Методика коррекции результата на основе анализа контрольных разрядов.

Зависимость точности от вариантов восстановления результата и места расположения контрольных разрядов.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, и списка литературы, включающего73 наименований и изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 36 рисунков и графиков.

Подобные работы
Голованов Виктор Владимирович
Разработка моделей и алгоритмов многомерного анализа процессов в управлении качеством на предприятии
Ляшенко Елена Александровна
Управление системами со случайными параметрами и мультипликативными шумами с применением к оптимизации инвестиционного портфеля
Олейников Антон Владимирович
Управление системой профилактики на транспорте
Склярова Татьяна Петровна
Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]
Скворцов Андрей Борисович
Имитационное моделирование и технология экспертных систем в управлении сложными телекоммуникационными системами
Куклин Владимир Жанович
Системный анализ, моделирование и управление в системе высшего профессионального образования
Сидоров Дмитрий Александрович
Стабилизация аффинных систем ограниченным управлением
Сочнев Алексей Николаевич
Оперативное управление производственными системами на основе сетей Петри
Соколов Илья Александрович
Управление в системах избирательного распределения информации на базе ресурсов сети Интернет
Галяев Андрей Алексеевич
Управление механической системой в фазе удара

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net