Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах
В статье изложены основные вопросы последовательного информационного резервирования и их реализации с помощью микроконтроллера. Получены математические зависимости учета вероятностей ложной тревоги и необнаружения контролируемого явления. Приводится оценка экономической эффективности и показаны с...
Saved in:
| Published in: | Искусственный интеллект |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85246 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах / Аль-Аммори Али, Л.В. Харитонова // Искусственный интеллект. — 2014. — № 1. — С. 90–94. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85246 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Аль-Аммори Али Харитонова, Л.В. 2015-07-23T12:15:09Z 2015-07-23T12:15:09Z 2014 Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах / Аль-Аммори Али, Л.В. Харитонова // Искусственный интеллект. — 2014. — № 1. — С. 90–94. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85246 629.735.083.06 В статье изложены основные вопросы последовательного информационного резервирования и их реализации с помощью микроконтроллера. Получены математические зависимости учета вероятностей ложной тревоги и необнаружения контролируемого явления. Приводится оценка экономической эффективности и показаны способы ее повышения с помощью микроконтроллера. У статті викладені основні питання послідовного інформаційного резервування та їх реалізації за допомогою мікроконтролера. Отримано математичні залежності обліку ймовірностей помилкової тривоги і не виявлення контрольованого явища. Наводиться оцінка економічної ефективності і показані способи її підвищення за допомогою мікроконтролера. The article outlines the main issues of consistent information redundancy and their implementation using a microcontroller. The mathematical probabilities depending excluding false alarms and undetected controlled conditions. The evaluation of cost-effectiveness and shows ways of enhancing it with a microcontroller. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Искусственный интеллект Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах Дослідження можливостей підвищення ефективності застосування мікроконтролера в інформаційно-керуючих системах Investigation of the possibilities to increase the efficiency of the microcontroller in the information control systems Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах |
| spellingShingle |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах Аль-Аммори Али Харитонова, Л.В. Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений |
| title_short |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах |
| title_full |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах |
| title_fullStr |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах |
| title_full_unstemmed |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах |
| title_sort |
исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах |
| author |
Аль-Аммори Али Харитонова, Л.В. |
| author_facet |
Аль-Аммори Али Харитонова, Л.В. |
| topic |
Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений |
| topic_facet |
Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Искусственный интеллект |
| publisher |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дослідження можливостей підвищення ефективності застосування мікроконтролера в інформаційно-керуючих системах Investigation of the possibilities to increase the efficiency of the microcontroller in the information control systems |
| description |
В статье изложены основные вопросы последовательного информационного резервирования и их
реализации с помощью микроконтроллера. Получены математические зависимости учета вероятностей
ложной тревоги и необнаружения контролируемого явления. Приводится оценка экономической
эффективности и показаны способы ее повышения с помощью микроконтроллера.
У статті викладені основні питання послідовного інформаційного резервування та їх реалізації за
допомогою мікроконтролера. Отримано математичні залежності обліку ймовірностей помилкової
тривоги і не виявлення контрольованого явища. Наводиться оцінка економічної ефективності і
показані способи її підвищення за допомогою мікроконтролера.
The article outlines the main issues of consistent information redundancy and their implementation using a
microcontroller. The mathematical probabilities depending excluding false alarms and undetected controlled
conditions. The evaluation of cost-effectiveness and shows ways of enhancing it with a microcontroller.
|
| issn |
1561-5359 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85246 |
| citation_txt |
Исследование возможностей повышения эффективности применения микроконтроллера в информационно-управляющих системах / Аль-Аммори Али, Л.В. Харитонова // Искусственный интеллект. — 2014. — № 1. — С. 90–94. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT alʹammoriali issledovanievozmožnosteipovyšeniâéffektivnostiprimeneniâmikrokontrolleravinformacionnoupravlâûŝihsistemah AT haritonovalv issledovanievozmožnosteipovyšeniâéffektivnostiprimeneniâmikrokontrolleravinformacionnoupravlâûŝihsistemah AT alʹammoriali doslídžennâmožlivosteipídviŝennâefektivnostízastosuvannâmíkrokontroleravínformacíinokeruûčihsistemah AT haritonovalv doslídžennâmožlivosteipídviŝennâefektivnostízastosuvannâmíkrokontroleravínformacíinokeruûčihsistemah AT alʹammoriali investigationofthepossibilitiestoincreasetheefficiencyofthemicrocontrollerintheinformationcontrolsystems AT haritonovalv investigationofthepossibilitiestoincreasetheefficiencyofthemicrocontrollerintheinformationcontrolsystems |
| first_indexed |
2025-11-25T14:11:54Z |
| last_indexed |
2025-11-25T14:11:54Z |
| _version_ |
1850516666094452736 |
| fulltext |
ISSN 1561-5359 «Искусственный интеллект» 2014 № 1 90
3А
УДК 629.735.083.06
Аль-Аммори Али, Л.В. Харитонова
Национальный транспортный университет, г. Киев, Украина
Исследование возможностей повышения
эффективности применения микроконтроллера
в информационно-управляющих системах
Al-Ammouri Ali, L.V. Kharitonova
National Transport University, Kiev, Ukraine
Investigation of the Possibilities to Increase the Efficiency
of the Microcontroller in the Information Control Systems
Аль-Амморі Алі, Л.В. Харитонова
Національний транспортний університет, м. Київ, Україна
Дослідження можливостей підвищення ефективності
застосування мікроконтролера в інформаційно-
керуючих системах
В статье изложены основные вопросы последовательного информационного резервирования и их
реализации с помощью микроконтроллера. Получены математические зависимости учета вероятностей
ложной тревоги и необнаружения контролируемого явления. Приводится оценка экономической
эффективности и показаны способы ее повышения с помощью микроконтроллера.
Ключевые слова: эффективность, достоверность информации, микроконтроллер.
The article outlines the main issues of consistent information redundancy and their implementation using a
microcontroller. The mathematical probabilities depending excluding false alarms and undetected controlled
conditions. The evaluation of cost-effectiveness and shows ways of enhancing it with a microcontroller.
Keywords: efficiency, accuracy of information, the microcontroller.
У статті викладені основні питання послідовного інформаційного резервування та їх реалізації за
допомогою мікроконтролера. Отримано математичні залежності обліку ймовірностей помилкової
тривоги і не виявлення контрольованого явища. Наводиться оцінка економічної ефективності і
показані способи її підвищення за допомогою мікроконтролера.
Ключові слова: ефективність, достовірність інформації, мікроконтролер.
Введение
Применение микроконтроллера для управления и контроля сложными произ-
водственными процессами позволяет обрабатывать в реальном масштабе времени
информацию, поступающую одновременно от многих источников и датчиков инфор-
мации, и восстанавливать данные в аналоговой форме на выходе микроконтроллера,
а также распределять их между различными потребителями (исполнительными
устройствами). При этом микроконтроллер производит целый ряд важных операций:
1) обеспечивает циклический и адресный опрос источников информации (ИИ)
датчиков;
2) определяет истинные значения измеряемых величин по показаниям ИИ и
датчиков;
Исследование возможностей повышения эффективности применения...
«Штучний інтелект» 2013 № 1 91
3А
3) распознает или обнаруживает события;
4) производит цифровое управление и регулирование в информационно-управ-
ляющих системах (ИУС) и устройствах;
5) обеспечивает адаптивное оптимальное управление с использованием обратной
связи;
6) производит статистическую обработку информации.
Для осуществления эффективного и качественного управления производственным
процессом в ИУС необходима достоверная информация, которую зачастую бывает
очень сложно получить вследствие помех и некачественных источников информации
(ИИ), неточных измерителей контролируемых параметров, ненадежных датчиков и т.п.
Цель работы – обеспечение достоверности информации способом последователь-
ного информационного резервирования с помощью микроконтроллера.
Объект исследования: информационно-управляющие системы контроля, рас-
познавания и локализации опасных отказов.
Информационное резервирование – это способ обеспечения эффективности
ИУС за счет введения резервирования по информационным признакам этих систем.
Последовательное информационное резервирование – это способ обеспечения
эффективности ИУС, при котором один и тот же источник информации запрашивается
n раз, и принимается решение по такому же принципу m из n , если на каждые n за-
прашиваний m раз подтверждается наличие контролируемого явления.
Основная часть
Можно показать, что информационные системы, выполненные на основе микропро-
цессорной техники, позволяют существенно повысить достоверность информации, посту-
пающей от недостоверных источников. Известно, что в информационных системах
достоверность информации повышается с увеличением числа n ИИ. Абстрактно это
можно предоставить как симметричный канал связи с вероятностью p правильной
передачи сообщения и с вероятностью ложной тревоги (ЛТ) и необнаружения (НО),
которые для симметричного канала равны и равны p1 . Чем меньше вероятность
ЛТ и НО, тем выше достоверность информации [1]. Для системы из n ИИ вероятность
ЛТ и НО будут равны )p( n1 .
С применением микропроцессорной техники данные от одного ИИ можно запо-
минать и повторно снимать k раз. Для обеспечения независимости повторных съемов
данных их надо вводить в микроконтроллер с интервалом времени tk корреляции
случайного контролируемого процесса. При этом, число
t
t
k
ck , где tc – допустимое
время старения информации [2]. Поскольку при этом повторные съемы данных от
одного и того же ИИ будет независимы, то вероятность q лт ЛТ и qно НО можно
определить по формуле Байеса [3]:
)p(p)(
)p(q
)p)((p
)p()(q
но
лт
11
1
11
11
, (1)
где – априорная вероятность ожидаемого события.
Аль-Аммори Али, Харитонова Л.В.
«Искусственный интеллект» 2014 № 1 92
3А
Если ввести обозначение
)(V 1 и
p
)p(W 1 , то формулы (1) можно
записать так:
)WV(
Wq
)VW(
WVq
но
лт 1 (2)
На практике очень часто априорная вероятность неизвестна и принимается равной
50. , поэтому в формулах (2) будет 1V , и тогда
)W(
Wqqq нолт
1
, т.е.
вероятности ЛТ и НО равны и равны q .
При k повторных съемах данных от одного и того же ИИ величина вероятности
qk
будет определяться выражением
)( W
Wq k
k
k
1
. Можно показать, что каждый съем
данных понижает вероятность ЛТ и НО (а это означает повышение достоверности
информации) в M раз в соответствии с зависимостью:
)(W
M
W
W
q
q
k
k
k
k
1
1
1
1
(3)
При качественных ИИ 0W , поэтому формулу (3) можно упростить:
W)(W
M
W
Wlim k
k
W
1
1 1
0
1
(4)
Согласно выражению (4), при k повторных съемах информации вероятности
ЛТ и НО понижаются в
)p(
p
W k
k
k
1
1 раз.
Соответственно, нетрудно показать, что для информационной системы, со-
стоящей из n независимых ИИ, вероятности ЛТ и НО понижаются в
)p( n1
1 раз.
При заданном коэффициенте понижения M вероятности ЛТ и НО можно найти
требуемые значения параметров n и k информационной системы:
pln)pln(
Mlnk
)pln(
Mlnn
1
1
(5)
Из формулы (5) можно найти коэффициент соотношения N величин k и n :
pln)pln(
)pln(
n
kN
1
1 (6)
Применение некоррелированных k съемов данных от одного и того же ИИ в
Исследование возможностей повышения эффективности применения...
«Штучний інтелект» 2013 № 1 93
3А
информационной системе, состоящей из n ИИ, равносильно увеличению системы на
число nэ эквивалентных ИИ, определяемое согласно выражению (6) формулой
N
)n(k
nэ
1
. Если при этом учесть стоимость C одного ИИ, то несложно оценить
экономическую эффективность nЭ эф C последовательного информационного ре-
зервирования, которое можно легко реализовать на основе микропроцессорной техники.
На практике число k ограничено временем старения информации tc и време-
нем tk корреляции двух смежных съемов данных. В среднем 4tk .
В качестве примера нетрудно показать, что при 0501 .p и 1V для информа-
ционной системы из четырех ИИ достоверность информации повышается в 103
раз.
Если же в этой системе применять последовательный съем данных по четыре раза
для каждого ИИ, то согласно формуле (3) достоверность информации при этом
повысится в 107 раз, т.е. на четыре порядка. При этом 12Эф , т.е. к четырем ИИ
как бы добавляется 12 эквивалентных ИИ. Это и есть неиспользованный резерв,
который несложно реализовать на основе микропроцессорной техники.
Разумеется, приведенные выкладки получены с учетом абстрактных идеализи-
рованных условий. Практические результаты, очевидно, будут несколько ниже. Тем
не менее, на практике существуют конкретные микроконтроллеры, например, в
информационно-управляющих системах, позволяющие существенно повышать достовер-
ность информации при обработке полученных данных по критерию k из m , согласно
которому в реальном масштабе времени постоянно контролируется k благоприятных
исходов из m контролируемых запросов в информационно-управляющих системах.
Выводы
1. Способ последовательного резервирования позволяет существенно снизить
вероятность ложной тревоги при «незначительных» экономических затратах, однако
применение этого способа ограничивается временем старения информации и корре-
ляционными связями случайных самоустраняющихся отказов техники.
2. Последовательное информационное резервирование можно легко реализовать
на микроконтроллерах, которые в настоящее время находят широкое применение.
Список литературы
1. Соченко П.С. Способы повышения достоверности информации в системах управления /
П.С. Соченко, О.М. Аль-Аммори, Аль-Аммори Али. – Киев, 1998. – 30 с. – (Препр. НАН Украины,
Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова).
2. Аль-Аммори Али. Оценка эффективности информационно-управляющих систем распознавания
опасных полетных ситуаций / Али Аль-Аммори // Информационно-управляющие системы. – СПб.,
2008. – № 6. – С. 16-21.
3. Справочник по вероятностным расчетам / Абезгаус Т.Т., Тронь А.П. и др. – М. : Воениздат, 1989. – 656 с.
References
1. Sochenko P.S. Sposoby povysheniya dostovernosti informacii v sistemah upravleniya / P.S. Sochenko,
O.M. Al'-Ammori, Al'-Ammori Ali. – Kiev, 1998. – 30 s. – (Prepr. NAN Ukrainy, In-t kibernetiki im.
V.M. Glushkova).
Аль-Аммори Али, Харитонова Л.В.
«Искусственный интеллект» 2014 № 1 94
3А
2. Al'-Ammori Ali. Ocenka effektivnosti informacionno-upravlyayuschih sistem raspoznavaniya opasnyh
poletnyh situacii / Ali Al'-Ammori // Informacionno-upravlyayuschie sistemy. – SPb., 2008. – № 6. – S. 16-21.
3. Spravochnik po veroyatnostnym raschetam / Abezgaus T.T., Tron' A.P. i dr. – M. : Voenizdat, 1989. –
656 s.
RESUME
Al-Ammouri Ali, L.V. Kharitonova
Investigation of the Possibilities to Increase the Efficiency
of the Microcontroller Application in the Information Control Systems
The paper discusses general issues of microcontroller application in information and
control systems control, recognition and fault localization. Effective and quality control in
the manufacturing process information and control systems need reliable information,
which can be very difficult to obtain due to interference and poor quality information
sources of information, inaccurate gauges monitored parameters, unreliable sensors.
Shown that information systems made on the basis of microprocessor technology,
which significantly improves the accuracy of the information in a manner consistent
backup. At k -repeated removal of data from the same sources of information obtained
mathematical relationships suppression probability of false alarm and undetection in
)(W
M
W
W
q
q
k
k
k
k
1
1
1
1
times and thereby increasing the accuracy of the information. For
information system consisting of independent N and AI-variable, probability of false alarm
and not detecting drop in
)p( n1
1 times. An analysis of cost-effectiveness nЭ эф C is
provided and proved that when comparing the information system of the four sources of
information and data consistent pickup four times for each data source, the efficiency is
increased by 12 times, as evidenced the appropriateness of the method.
Статья поступила в редакцию 23.12.2013.
|