ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ  СИСТЕМА  УПРАВЛЕНИЯ  МОДЕЛЯМИ

Шерцер  Александр  Иванович

учитель  информатики  КГУ  «Школа-интернат  для  одаренных  детей  «Озат»  Управления  образования  акимата  Костанайской  области,  г.  Костанай

E-mail: 

INTELLIGENT  SYSTEM  OF  AUTOMATION  OF  MODELS

Aleksander  Schertser

Informatics  teacher  of  Community  State  Institution  Boarding  school  for  gifted  children  “Ozat”  of  Department  of  Education  of  Kostanay  Region’s  Akimat,  Kostanay

АННОТАЦИЯ

Качество  образования  во  многом  зависит  от  использования  современных  компьютерно-информационных  технологий  в  разработке  и  реализации  содержания  современных  педагогических  условий  обучения.  Внедрение  автоматизированных  систем,  позволяют  строить  познавательную  и  обучающую  деятельность,  реализующую  впоследствии  широкое  использование  программных  средств  учащимися. 

Цель  данной  работы  —  разработка  учебно-методического  комплекса  при  углубленном  изучении  физики  и  информатики  на  основе  исследований  приемов  проектирования,  реализации  и  сопровождения  интеллектуальных  систем. 

ABSTRACT

Quality  of  education  depends  mostly  on  the  use  of  modern  computing  and  information  technologies  in  developing  and  implementing  modern  pedagogic  learning  environments.  Implementation  of  computer-based  systems  allows  building  cognitive  and  learning  activities,  which  help  pupils  to  use  software  widely  further  on. 

The  aim  of  this  research  is  to  develop  teaching  materials  for  advanced  study  of  Physics  and  Informatics  on  the  basis  of  research  of  such  techniques  as  designing,  implementation  and  maintenance  of  intelligent  systems. 

Ключевые  слова:  интеллектуальная  система;  автоматизация  моделей;  программирование,  реализация  и  сопровождение  интеллектуальных  систем.

Keywords:  intelligent  system;  automation  of  models;  programming,  implementation  and  maintenance  of  intelligent  systems. 

Для  управления  моделями  любой  сложности  была  предложена  концепция  системы  интеллектуального  управления,  структура  которой  показана  на  рисунке  (рис.  1):

Рисунок  1.  Концепция  системы  интеллектуального  управления

Эта  схема  состоит  из  ПО  искусственного  интеллекта,  которое  передает  команды  исполнителю  и  получает  данные  с  датчиков,  анализируя  их  и  используя  для  коррекции  последующих  команд.  С  аппаратной  стороны  система  состоит  из  двух  блоков:  мобильного  и  стационарного.  Структурная  схема  стационарного  блока  показана  на  рисунке  (рис.  2):

Рисунок  2.  Структурная  схема  стационарного  блока

ПК  обменивается  данными  с  мобильным  устройством,  которое  выполняет  две  функции:  передает  управляющие  команды  модели  и  отсылает  данные  с  датчиков.  Структурная  схема  мобильного  блока  показана  на  рисунке  (рис.  3):

Рисунок  3.  Структурная  схема  мобильного  блока

Мобильный  блок  представляет  собой  модель,  который  модифицирован  путем  добавления  блока  датчиков.  Данные  с  датчиков  обрабатываются  микроконтроллером  и  передаются  в  стационарный  блок  с  помощью  инфракрасного  интерфейса.  Для  того,  чтобы  управлять  моделью,  было  предложено  провести  обратную  разработку  протокола  обмена  информацией  между  пультом  управления  и  самой  моделью.  Была  установлена  точка  схемы  пульта,  в  которой  находится  низкочастотный  сигнал,  поступающий  на  модулятор.  Он  имеет  следующий  вид  (рис.  4):

Рисунок  4.  Низкочастотный  сигнал,  поступающий  на  модулятор

Программное  обеспечения  и  технические  характеристики  для  управления  моделью  использовались  из  open-source  проектов. 

Приложение  реализует  http  сервер,  socket  сервер  и  socket  клиент.  Схема  аппаратной  части  пректа  показана  рисунке  (рис.  5). 

Рисунок  5.  Схема  аппаратной  части  проекта

Её  основой  является  risc-контроллер  U1  типа  atmega168.  Контролер  принимает  данные  со  смартфона  посредством  встроенного  в  него  модуля  приема  передатчика  rs232.  Так  как  смартфон  не  имеет  интерфейса  rs232,  то  он  эмулируется  при  помощи  аудио  выхода  смартфона.  Программа  используя  модуль  отправляет  на  аудио  выход  импульсы  формы  которого  соответсвуют  стандарту  rs232  .  Выходной  сигнал  или  аудио  сигнал  смартфона  поступает  на  компаратор  LM324,  который  преобразует  его  в  импульсы,  совместимые  с  уровнями  транзисторно-транзисторной  логики,  которые  и  поступают  на  ножку  30  контроллера.  Контроллер  обрабатывает  полученные  данные,  распознает  команды,  и  на  их  основании  управляет  моделью.  Прошивка  микроконтроллера  реализует  конечный  автомат,  который  может  находиться  в  нескольких  состояниях  (рис.  6).

Рисунок  6.  Конечный  автомат

Для  разработки  программы  контроллера  была  использована  система  моделирования  Proteus.  В  итоге  рассмотрены  различные  системы,  сравнены  и  выявлены  более  тонкие  особенности  проектировки,  программирования,  реализации  данных  систем,  спроектирована  система  управления.  Проведена  разработка  аппаратной  и  программной  части  системы  автоматического  управления,  проведены  эксперименты,  составлены  лабораторные  и  практические  работы  для  учащихся  старшей  ступени  школы.

Для  того,  чтобы  добиться  успеха  —  экспериментально,  в  течение  учебного  года  необходимо  ввести  углубленное  изучение  информатики  и  физики,  обеспечив  школьников  предпрофильной  подготовкой  для  раскрытия  потенциала  не  только  в  сфере  программирования,  но  и  электроники.  Любой  комплекс,  используемый  в  учебном  процессе,  должен  выступать  как  программно-методическая  система  демонстрирующая  технологии  при  решении  учебно-практических  задач.

Список  литературы:

1.Агафонов  В.Н.  Логическое  программирование  —  сборник  статей.  М.:  Мир,  1988.  —  368  с.,  ил. 

2.Алекс  Дж.  Шампандар.  Искусственный  интеллект  в  компьютерных  играх.  Вильямс,  2007  —  768  с.

3.Дуда  Р.,  Харт  П.  Распознавание  образов  и  анализ  сцен.  М.:  Мир,  1976  —  511  с.

4.Зюзьков  В.М.  Математическое  введение  в  декларативное  программирование.  Учебное  пособие.  М.:,  Электронное  издание  2003.  —  83  с.

5.Нидьсон  Н.  Принципы  искусственного  интеллекта,  М.:  Радио  и  связь,  1975.  —  376  с.,  ил.

6.Смолин  Д.В.  Введение  в  искусственный  интеллект.  М.:  Физматлит,  2007.  —  264  с.