Термин фрейм (от английского frame, что означает “каркас” или “рамка”) был предложен Марвином Минским в 70-е годы для обозначения структуры знаний для восприятия пространственных сцен.

Традиционно структура фрейма может быть представлена как список свойств (слотов):

(ИМЯ ФРЕЙМА:

(имя первого слота: значение первого слота),

(имя второго слота: значение второго слота),

(имя N-ого слота: значение N-ого слота)).

Ту же запись можно представить в виде таблицы 3.1, дополнив ее двумя столбцами.

Таблица 4.1- Структура фрейма

Имя фрейма
Имя слота	Значение слота	Способ получения слота	Присоединен- ная процедура

В таблице дополнительные столбцы предназначены для описания способа получения слотом его значения и возможного присоединения к тому или иному слоту специальных процедур, что допускается в теории фреймов. В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма. Так образуются сети фреймов.

Достоинство фрейма заключается в том, что элементы, присутствующие в описании объекта или события, группируются в самостоятельную структурную единицу, и поэтому могут извлекаться и обрабатываться как единое целое.

Специальные языки представления знаний в сетях фреймов: FRL (Frame Representation Language), KRL (Knowledge Representation Language) и другие программные средства.

На разных этапах формирования модели предметной области возможно использование тех или иных языков представления знаний. Например, при описании понятий предметной области лучше использовать фреймы, так как его структура представлена в виде таблицы, что обуславливает наглядность. А также, описание понятия происходит по его свойствам, что облегчает понимание.

4 Выбор среды реализации

Для разработки качественного продукта, конкурентно способного на рынке программных продуктов, необходимо применять современные среды разработки. На данный момент существуют следующие универсальные средства разработки программных продуктов: VisualStudioversion 6, Borland C++ Builder 5, Delphi 6. Имеются также математические пакеты моделирования (MahLAb, MathCad, Mathematica), в последних версиях которых добавлены возможности разработки интерфейса. Однако интерфейсные возможности данных средств сильно уступает возможностям разработки интерфейса универсальным программным средам. А интерфейсная часть является очень важной для разработки качественного компьютерного учебника.

Выбор сводится в выборе языка реализации между языками высоко уровня С++ и Pascal. Достоинство Pascal является более быстрая работа компилятора, однако он менее гибкий, предоставляет меньше средств при разработке программ. Поэтому был выбран язык С++, этот язык предоставляет возможность программирования с применением объектно-ориентированного подхода. У языка С++ более развита объектно-ориентированная поддержка чем у Pascal. Для языка С++ наиболее распространены среды разработки Visual С++ и Borland C++ Builder, выбор между ними дело вкуса программиста. К плюсам Visual С++ можно отнести мощную справочную систему Microsoft DeveloperNetwork (MSDN), а к плюсам Borland C++ Builder – меньшие требования к ресурсам компьютера при разработке программ.

В качестве реализации программ в ходе преддипломной практики выбрана система Borland C++ Builder 5, которая предоставляет удобный интерфейс для разработки программ, поддержку объектно-ориентированных программ, удобная и достаточна обширная справочная система.

5 Описание реализации программы

5.1 Механические испытания

При исследовании образцов различных материалов в лабораторных условиях необходимо регистрировать различные параметры. Кроме того, полученные в результате экспериментов данные нужно сохранять на бумажном носителе, а так же переносить информацию в ПК.

Установка ANDA предназначена для измерения частот автоциркуляции ультразвуковых колебаний в изделиях и образцах из различных материалов, скорость распространения ультразвуковых рэлеевских волн.

В состав установки входит нагружающая машина INSTRON, циркулятор с ультразвуковыми датчиками, ПК, компьютерный осциллограф. Для повышения помехоустойчивости АЦП смонтирован непосредственно на нагружающей машине INSTRON. Для выдачи результатов на бумажном носителе предусмотрено подключение принтера.

Рис. 2.1 - Структурная схема установки

Образцы зажимали в оригинальные захваты. Подвижной является нижняя траверса, способная перемещаться с точно выверенной скоростью, меняющейся в пределах 0,005 – 1000 мм/мин. Верхний захват соединен с тензометрическим датчиком, максимальная измеряемая нагрузка которого 100 кН. Сигнал, подаваемый на двигатель управления пером самописца, имеет диапазон напряжений 0-10В, для обеспечения высокой точности измерения малых нагрузок используется переключатель диапазонов, обеспечивающий изменение коэффициента усиления сигнала датчика в зависимости от максимальной предполагаемой нагрузки. В качестве дополнительного модуля, позволяющего записывать измеренную силу непосредственно на компьютер, был разработан аналого-цифровой преобразователь (АЦП) последовательного приближения на основе микросхемы цифро-аналогового преобразования (ЦАП). Управление АЦП и подсчет напряжения на выходе усилителя осуществляется компьютером.

5.2 Математическое обеспечение систем автоматизации эксперимента

Одним из важных и неформализованных этапов экспериментальных исследований является выбор математического аппарата для преобразования и интерпретации априорной информации об изучаемом объекте и обработке полученных опытных данных.

Для обработки результатов эксперимента чаще всего применяют классические методы регрессионного и дисперсионного анализов [3].

5.2.1 Регрессионный анализ

Основой задачей регрессионного анализа является построение по экспериментальным данным математической модели изучаемого объекта или процесса, которая в данном случае носит название функции регрессии, уравнения регрессии, или просто регрессии. Итак, цель регрессионного анализа – получение формульной зависимости, связывающей значение выходной переменной y (выхода, отклика) объекта с факторами x 1, x 2,… x_k при наличии аддитивной помехи случайного характера:

Для вычисления коэффициентов уравнения регрессии используют, как

правило, метод наименьших квадратов (МНК), в соответствии с котором оценки находят из условия минимизации суммы квадратов отклонений измеренных значений отклика от значений, предсказанных уравнением регрессии:

(1)

Минимум S (30) ищут обычным способом приравнивания к нулю частных производных S по , , в результате чего получается система, называемая системой нормальных уравнений:

(2)

Решение системы (2) в матричной форме:

(3)

где X – матрица независимых переменных Y – вектор-столбец наблюдений B – вектор-столбец эмпирических коэффициентов регрессии

Решение системы (31) в поэлементной форме:

(4)