курсач / статья_уфа_март_2013

может быть в нее внесен. В результате этого управление от данной системы становится практически невозможным.

Вместе с тем, применение ПИ-регуляторов позволяет получить мягкие механические характеристики электроприводов клетей, делающие работу чистовой группы более устойчивой в случае появления управляющих и возмущающих воздействий.

Перечисленные недостатки вызывают необходимость применения в главных электроприводах клетей стана либо ПИД-регуляторов скорости (имеющих свои существенные недостатки), либо использования иных способов, обеспечивающих снижение статической просадки скорости. Исследования показали возможность применения блока компенсации статической просадки в программе управления режимами скорости клети[3]. Данный блок осуществляет автоматический доразгон электропривода клетинепосредственно перед захватом полосы и содержит разомкнутый и замкнутый контуры компенсации, а также блок логики управления режимами. Функциональная схема, поясняющая предложенный способ, представлена на рисунке 1.

На этапе настройки собрана экспериментальная информация о величинах отклонений скорости при различных моментах нагрузки для всех клетей. В результате были вычислены коэффициенты жесткости механических характеристик. В предварительных расчетах уставоксистема выдает значение расчетного момента прокатки для главного электропривода. С учетом коэффициента жесткости механической характеристики вычисляется значение приращения скорости доразгона. При появлении сигнала наличия материала в предыдущей клети значение компенсации добавляется к заданной скорости клети. Происходит доразгон на величину предполагаемой просадки скорости. После захвата материала клетью ее скоростьбудет близка к заданному значению.

Рисунок 1 – Функциональная схема системы регулирования скорости клетей с доразгоном в режиме запуска в клеть

191

При определении коэффициентов жесткости механических характеристик по экспериментальным данным для электропривода каждой клети определена просадка скорости при набросе нагрузки. В большинстве случаев заправка материала в клеть осуществляется при работе в первой зоне регулирования скорости, т.е. при заправке магнитный поток остается неизменным. С учетом этого, зная ток и магнитный поток двигателя, не сложно определить момент двигателя и жесткость механической характеристики [2]. Таким образом, всех клетей чистовой группы были определены коэффициенты жесткости механических характеристик, и соответственно, величина предполагаемой просадки скорости. При этом величина просадки для каждого диаметра готовой продукции приняты свои величины доразгона скорости.

Разомкнутый контур компенсирует просадку скорости на уровне 2-3% разницы между заданным и истинным значениями. Кроме того, не учитывается влияние на нагрузку клети дополнительных факторов: свойств полосы, изменения межвалкового зазора и т.д. Такая точность компенсации не является удовлетворительной, поэтому необходим замкнутый контур, отслеживающий реальные изменения скорости при изменении нагрузки.

При построении замкнутого контура необходимо учитывать, что регулятор не должен быть настроен с таким быстродействием, чтобы оказывать влияние на динамические режимы, так как это может привести к снижению устойчивости работы стана. Поэтому замкнутые контуры электроприводов клетей, построены на основе И-регуляторов скорости с большой постоянной времени. Целью является получение максимально возможного быстродействия при полном отсутствии перерегулирования по скорости. Такая схема регулятора позволяет с достаточной степенью точности компенсировать просадку скорости клети в установившемся режиме. Схема узла компенсации статической просадки скорости электропривода клети представлена на рисунке 2.

Определяющим с точки зрения быстродействия, а также наиболее неблагоприятным с точки зрения петлеобразования динамическим режимом клети является наброс нагрузки при входе металла в валки [2]. И-регулятор имеет сравнительно низкое быстродействие и не влияет на процесс регулирования высоты петли в межклетевом промежутке. Остальные динамические процессы, возникающие в ходе прокатки (ускорение, коррекции скорости), протекают с более низким темпом и поэтому отработка их И-регулятором не представляет опасности с точки зрения устойчивости процесса прокатки.

Также очевидно, что величина разности между заданной и истинной скоростями зависит от точности расчета момента прокатки, точности вычисления коэффициента жесткости механической характеристики и соответственно точности вычисления сигнала на дополнительный разгон электропривода клети. Добиться точного определения всех параметров удается не во всех случаях, что не позволяет использовать преимущества предложенного способа в полной мере.

192

Рисунок 2 – Схема узла компенсации статической просадки скорости

Для устранения отмеченного недостатка предложено осуществлять доразгон электропривода последующей клети непосредственно в момент захвата полосы валками. В этом случае обеспечивается более точное вычисление момента двигателя по параметрам электропривода (току, магнитному потоку), которые непрерывно контролируются в процессе прокатки. Соответственно, увеличивается точность вычисления требуемой скорости захвата, что обеспечивает более точную компенсацию просадки скорости клети.

Список литературы:

1. Дружинин Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации / Н.Н. Дружинин. – М. : Металлургия, 1975. –- 336 с.

2. Куприн М.И. Основы теории прокатки / М.И. Куприн, М.С. Куприна. – М. : Металлургия, 1971. –240 с.

3. Формирование алгоритмов управления режимами электроприводов в АСУ ТП широкополосного стана горячей прокатки / П.В. Шиляев, И.Ю. Андрюшин, В.В. Головин и др. // Электромеханические преобразователиэнергии: материалы Международной науч.-техн. конф. -

Томск: ТПУ,2007. - С. 313-318.

__________________________________________________________________

Д.С. Канифольский, студент 1 курса магистратуры Кубанского государственного технологического университета, г. Краснодар, РФ

© Канифольский Д.С., ПосмитнаяЛ.А., Глушко С.П., 2013

193

УДК 681.2.087:577.3

О.В. Лукоянычева, С.П. Пронин

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИХ ВСХОЖЕСТИ

Исследование процессов распространения биоэлектрических сигналов по организму растений позволяет глубже понять природу электрофизиологических процессов, а результаты этих исследований находят применение при решении практических задач агропромышленного комплекса. У растений выделяют несколько типов электрических сигналов – потенциал действия (ПД), вариабельный потенциал (ВП), переходные изменения потенциала, ритмики. Наиболее существенными являются ПД и ВП [1, с. 35].

Под потенциалом действия понимают изменение мембранного потенциала специфической формы, возникающее при возбуждении клеток. Наиболее характерными свойствами ПД являются:

−возникновение в соответствии с принципом «все-или-ничего» (то есть подпороговые раздражители не вызывают генерацию ПД, раздражители интенсивностью выше пороговой вызывают генерацию ПД постоянной амплитуды, которая не возрастает с увеличением силы раздражителя);

−распространение с постоянной скоростью и с сохранением постоянной амплитуды.

Амплитуда импульса ПД у возбудимых клетках растений составляет порядка 100 мВ. Длительность ПД у высших растений составляет от 0,5 секунды у растений с локомоторной активностью до нескольких десятков секунд у обычных растений. Длительность рефрактерного периода составляет единицы - десятки минут.

Вариабельный потенциал (ВП) является распространяющимся на значительные расстояния электрическим сигналом, который наряду с ПД может возникать у растений. ВП представляет собой, как и ПД, переходное изменение потенциала в сторону деполяризации. ВП, в отличие от ПД, характеризующегося компактной формой импульса, имеет длительные нерегулярные фазы. Форма реакции вариабельна и изменяется по мере распространения. Длительность ВП значительно превышает таковую у ПД и может составлять несколько десятков минут. Параметры ВП значительно зависят от интенсивности внешнего воздействия и площади нанесенных этим воздействием повреждений.

Генерация ВП имеет место в условиях «жесткого» стресса, связанного с повреждением клеток, например, ожогом или механическим повреждением. При этом ВП обладает способностью к распространению от места возникновения на значительные расстояния по стеблю растения.

Медленные изменения мембранного потенциала при генерации ВП

вряде случаев могут сопровождаться импульсами по типу ПД. Единого

194

мнения о том, следует ли эти импульсы рассматривать в качестве составной части ВП или отдельно от этой биоэлектрической реакции, пока не существует [3, с. 156]. В отношении механизма распространения ВП по растению существует три гипотезы:

1)электротоническая гипотеза ВП основывается на электрическом механизме распространения, то есть распространяется подобно ПД;

2)гидравлическая гипотеза распространения ВП предполагает распространение области повышенного давления в сосудах ксилемы, что вызывает деполяризацию клеток за счет изменения тургора;

3)химическая гипотеза распространения ВП основывается на предположении о диффузии некоего соединения («раневого вещества», «фактора Рикка») из зоны повреждения по сосудам.

В настоящее время, большинство исследователей этого вопроса склоняются к двум последним версиям [3, с 156].

Скорость распространения ВП у большинства видов растений составляет 0,1-10 мм/с, что заметно ниже скорости распространения ПД у того же объекта. Особенностью распространения ВП является зависимость скорости распространения реакции от расстояния до зоны повреждения.

Исследование электрических сигналов в семенах зерновых культур может быть использовано при определении всхожести зерна. Исследованию биоэлектрических потенциалов в зернах высших растений уделяется мало внимания, основные работы в этом направлении связаны с изучением побегов растений и влияния на них различных стимулирующих факторов. Однако экономический эффект от получения практических результатов по изучению всхожести семян может быть значительным.

В исследованиях зерно сначала замачивалось в дистиллированной воде на 8 часов (в соответствие с ГОСТ по проверке на всхожесть), после

чего семена помещались в герметичную камеру на 12 часов при температуре 24 С0 и 100% влажности, а затем каждое зерно прокалывалось электродом в области эндоспермы. Конструкция экспериментальной установки подробно описана в [2, с. 204-205]. Достоверность полученных результатов подтверждается многократным повторением опытов. Результаты устойчиво показывают:

механическое раздражение в виде испытательного электрода приводит к возникновению вариабельного потенциала;

амплитуда сигнала зависит от размера и размещения электрода;

в зависимости от всхожести зерна время появления переднего фронта вариабельного потенциала различно.

Результаты экспериментов подтверждают с высокой степенью достоверности правильность выдвинутой гипотезы о возникновении вариабельного потенциала (рис.1). Так как природа вариабельного потенциала для разных показателей всхожести одинаковая, то это должно определять схожесть фазы деполяризации для различной всхожести зерен.

195

Используя метод наложения биоэлектрических сигналов семян с разной всхожестью (рис.1), можно видеть, что фаза деполяризации практически идентичны (рис.2). По этой причине, попытки выявить математическую зависимость формы электрического сигнала от всхожести не дают удовлетворительного результата. Для определения качества семян необходимо использовать косвенные признаки, которые с высокой степенью достоверности характеризуют всхожесть зерен пшеницы. Наиболее яркими точками графиков являются (рис.1) точки начала (точка 2) и окончания фазы деполяризации (точка 1).

Рисунок 1 - Изменение электрического	Рисунок 2 - Совмещение фазы
сигнала семян пшеницы с всхожестью	деполяризации	электрических
87 и 97 процентов.	сигналов семян	пшеницы с
	всхожестью 87 и 97 процентов.

Таким образом, биоэлектрические сигналы семян пшеницы отличаются параметрами формируемых сигналов, анализ которых позволяет идентифицировать группы всхожести зерен. Для этого достаточно оценить следующие параметры (рис.1):

1-амплитуда начальной точки экспериментальной кривой (Eн); 2-амплитуда конечной точки экспериментальной кривой (Ек); 3- амплитуда начала фазы деполяризации (Енв); 4 –амплитуда конца фазы деполяризации (Екв);

5- время до начала вариабельного потенциала (tнв); 6 – время окончания фазы деполяризации (tкв);

7- амплитуда вариабельного потенциала (Екв-Енв).

Полученные с исследовательской установки данные сохраняются в виде csv файла и затем подвергаются статистической обработке на компьютере.

Результаты экспериментальных данных подвергаются низкочастотной фильтрации посредством алгоритма скользящего среднего. Затем результаты выборки усредняются. В полученных в результате первичной обработки данных отыскиваются интервальные значения

196

окончания и начала фазы деполяризации вариабельного потенциала градиентным методом. В дополнение к этим значениям фиксируется начальное и конечное значения потенциалов. Значения времени и амплитуды обработанного биоэлектрического сигнала являются основой для построения областей возможных значений семи выше названых показателей. Затем оценивается мера подобия полученных показателей и эталонных значений из базы достоверных образцов с калиброванной по ГОСТу всхожестью. Определяется интегральная мера подобия и принимается решение о принадлежности полученных значений к определенному проценту всхожести.

Список литературы:

1.Воденеев В.А., Опритов В.А., Мысягин С.А., Пятыгин С.С. Дистанционные электрические сигналы у растений. Учебно-методические материалы по программе повышения квалификации «Хранение и обработка информации в биологических системах». - Н.Новгород: ННГУ, 2007. – 97 с.

2.Пронин С.П., Зрюмова А.Г. и др. Исследование изменения потенциала действия зерна пшеницы //Ползуновский альманах.- Барнаул,

2010.-№ 2.- С. 204-206.

3.Пятыгин С.С. Распространяющиеся электрические сигналы в растениях // Цитология, Том 50. – 2008. – С. 154 – 159.

__________________________________________________________________

О.В. Лукоянычева, аспирант, кафедра «Информационные технологии»; С.П. Пронин, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Информационные

технологии» Алтайского	государственного технического университета
им. И.И. Ползунова, г.Барнаул, РФ
	© Лукоянычева О.В., Пронин С.П., 2013
УДК 004.8(075.8)	А.В. Мишин, С.А. Мишин

ЛОГИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ПРАГМАТИКИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Под прагматикой (в контексте методологии построения) интеллектуальной системы (ИС) будем понимать отношение интерпретатора знаний к знаковой системе, используемой для представления экспертных знаний в ИС, в частности, восприятие выражений на принятом языке представления знаний.

Состав общей прагматики ИС можно представить в виде двух взаимосвязанных страт (рис. 1) – страты теорий и страты логик.

197

Ограничимся общими замечаниями по логическим компонентам (модальным логикам) прагматики ИС (рис. 1), содержание которых, на наш взгляд, недостаточно широко освещено в литературе. Для более детального знакомства с механизмами их реализации рекомендуем обраться к работам

[2, с. 287-293; 3, с. 64-67; 4, с. 97-99; 5, с. 412-418; 7, с. 141-146].

Нормативнаялогика (логика действий) исследует логические структуры, выражающие нормы и нормативные действия. Различают следующие основные виды норм [1, с. 391]: 1) правила (напр., правила этики, правила общежития, правила спора, правила синтаксиса и т. п.); 2) предписания (напр., трудовой кодекс, указ, приказ и т. п.); 3) технические нормы.

Логика возможностей оперирует суждениями, в которых отображается возможность наличия или отсутствия признака у предмета, о котором говорится в данном суждении (напр., «Возможно, обвиняемый Н. не совершал правонарушение С»). Основными модальными операторами логики являются следующие алетические модальности [1, с. 32]: «необходимо», «возможно», «невозможно».

Логика предпочтения (логика отношений) позволяет выводить из имеющихся знаний правила оценки полезности альтернативных вариантов решений. Упорядочение результатов можно осуществить путѐм задания отношения предпочтения вида хРу [6, с. 10].

Деонтическая логика исследует логические структуры прескриптивного (предписывающего) языка, т. е. языка нормативного действия, или действия, реализующего норму. Она использует такие модальные операторы (функторы), как «обязательно», «разрешено», «безразлично», «запрещено» [1, с. 139]. При этом подразумевается существование некоторого источника (авторитета) нормы. Например, «Все судьи обязаны иметь юридическое образование», «В России запрещена какая-либо пропаганда войны».

Предмет эпистемической логики составляют эпистемические модальности типа «знаю», «верю», «сомневаюсь», «опровергаю» и содержащие их выражения «азнает, что А», «а верит А», «а сомневается в

A», «а опровергает А» [1, с. 691].

198

Теория

планирования

Теория действий		Теория решений

Нормативная логика		Логика возможностей		Логика предпочтения

Общая прагматика ИС

Страта теорий

Теория знаний

Теория компонент		Теория обучения		Теория коммуникации

Деонтическая логика		Эпистемическая логика

		Теория					Теория
	прагматических						существования
	состояний
	Теория распознавания			Теория целеполагания

Логика знаний		Временная логика		Логика миров		Логика мест
				Страта логик

Рис. 1. Состав общей прагматики интеллектуальной системы

В логике миров под возможным миром понимается состояние реальности, описываемое совокупностью свойств составляющих еѐ объектов. Здесь термин свойство понимается в широком смысле и может обозначать как некоторое качество объекта или их множества, так и определѐнную модель поведения объекта [4, с. 28-29].

Временная логика представляет собой разновидность модальной логики, предметом изучения которой являются высказывания, содержащие операторы: «всегда будет», «всегда было», «когда-либо будет», «когда-то было» [1, с. 95].

Таким образом, реализация в составе прагматики ИС модальных логик позволяет формализовать те стороны мыслительной деятельности

199

экспертов, для отражения которых недостаточно средств классических исчислений высказываний и предикатов. Практическое значение модальных логик с точки зрения их использования для представления знаний заключается для алетической и временной логики в возможности преодоления свойственной исчислениям высказываний и предикатов статичности описываемых предметных областей. Деонтическая логика позволяет формализовать нормы на поведение системы, а также такие понятия, как целевая установка (цель), задача. Эпистемические операторы могут быть применены для описания процессов получения, анализа и коррекции знаний, где указанные приложения модальных логик становятся возможными при условии конструктивной интерпретации модальных операторов в семантике «возможных миров», раскрывающей внутреннее содержание модальных операторов.

Список литературы:

1.Кондаков Н.И. Логический словарь-справочник / Н.И. Кондаков.

–М.: Наука, 1975. – 720 с.

2.Мишин А.В. Аксиоматическое представление знаний о сложных предметных областях / А.В. Мишин // Исследования по математическому анализу, математическому моделированию и информатике. – Владикавказ: Владикавказский научный центр РАН и РСО-А, 2007. – С. 287-293.

3.Мишин А.В. Влияние ранга рефлексии на принятие решений в конфликтных ситуациях / А.В. Мишин, С.А. Мишин // Теория конфликта и ее приложения: Материалы IV Всеросс. научно-техн. конф.– Воронеж: Научная книга, 2006. – Ч. II. – С. 64-67.

4.Мишин А.В. Основы теории формальных систем: Построение моделей принятия решений: монография / А.В. Мишин. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003. – 116 с.

5.Мишин А.В. Построение временной логики в когнитивных моделях принятия решений / А.В. Мишин, С.А. Мишин // Общество, право, правосудие: сб. материалов Всеросс. научно-практич. конф.: В 2 ч.: Ч. 2. – Воронеж: ООО Типография «ЛИО», 2010.– С. 412-418.

6.Мишин А.В. Построение когнитивных моделей принятия решений / А.В. Мишин, С.А. Мишин // Автоматизация и современные технологии. – 2004. – № 9. – С. 6-13.

7.Мишин А.В. Принятие управленческих решений в организационных системах: теория и практика: монография / А.В. Мишин, С.А. Мишин. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003. – 172 с.

А.В. Мишин,заведующий кафедрой Центрального филиала ФГБОУ ВПО «Российская академия правосудия» г. Воронеж, РФ; С.А. Мишин, старший преподаватель Воронежского института МВД России г. Воронеж, РФ

© Мишин А.В., Мишин С.А., 2013

200