molpit
Login:
Password:
remember

Шаг за шагом иду к воплощении проекта по созданию площадки по аккумулированию знаний о том, как возник Разум во Вселенной, и как он это своё появление созерцает и рефлексирует.

Проект Mind Ring в формате протосинтеза произведения искусства, призван произвести на свет искущенными умами и современными художниками нового материала, который призван существенно изменить субстрат в головах многих людей, привести к рациональному и чувственному осознанию происхождения Разума во Вселенной.

http://mindring.org

Ivan Denisov 02 Oct 2023 10:37

Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор — устройство в управляющем контуре с обратной связью. Используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса.

PID (21Кб)

Для настройки коэффициентов ПИД-регулятора требуется сначала получить периодический отклик при воздействии на систему управляющим воздействием u пропорционально некоторому коэффициенту K_u умноженному на разницу целевого T_t и текущего T(t) значений температуры (ошибку).

u(t) = K_u (T(t) - T_t)

Далее (T(t) - T_t) на шаге n обозначим как e_n.

Тут u(t) — это мощность условного нагревателя или элемента Пельтье в случае охлаждения системы. Далее u(t) на шаге n обозначим как u_n.

Однако, если процесс ассиметричный, к примеру, остывание системы быстрее чем нагрев, то необходимо учесть поправку к этой ошибке e_n перед исследованием периода колебаний.

Для определения поправки, охладим систему на максимальной мощности, и потом дождёмся, когда она вновь нагреется.

temp_kin (45Кб)

Так примерно мы сможем определить разницу в характерных временах для двух напревлений процесса и умножать либо делить разницу (T - T_t) на коэффициент. В нашем случае коэффициент примерно будет равен 2.

\tilde e_n = 2 \cdot e_n

Теперь нам надо найти K_u такой, чтобы при управляющем воздействии получить гармонические колебания.

IMG_20230214_174008 (2603Кб)

IMG_20230214_172547 (348Кб)

Для нашей системы K_u был равен 105. При этом период колебаний T_u составил 1,1 c.

Тогда согласно теории для управляющего воздействия на шаге n справедливо следующее соотношение:

u_n = K_p (\tilde e_n + T_d (\tilde e_n - \tilde e_{n-1}) / dt + K_{ip} \sum_0^n \tilde e_n dt),

где

K_p = 0,6 \cdot K_u

T_d = 0,125 \cdot T_u

K_{ip} = 2 / T_u

Формула содержит как дифференциальную часть, где учитывается разница ошибки на текущем и предыдущем шаге, так и интегральная накопительная ошибка.

В виде программного кода в прошивке прибора данный алгоритм реализован следующим образом:

    PROCEDURE SetPeltPWM (data: INTEGER);
    CONST
        dt = 0.1;
        delKp = 2.0;
        Ku = 105.0;
        Tu = 1.1;  (*  1.1 c *)
        Kp = 63.0;  (*  Ku * 0.6 *)
        Td = 0.1375;  (* Tu * 0.125  *)
        Kip = 1.818;  (*  1 / (0.5 * Tu)  *)
    VAR
        e, u: REAL;
        
    BEGIN
        currentTemp := data;
        e := FLT(data - temp);
        IF e > 0.0 THEN (* температура ниже заданной *)
            e := e * delKp
        ELSE
            e := e / delKp
        END;
        eInt := eInt + e;
        u := Kp * (e + Td * (e - ePr) / dt + Kip * eInt * dt);
        ePr := e;
        u := - u;
        coolPWM := FLOOR(u) + 4000;
        IF coolPWM < 0 THEN
            coolPWM := 0;
            eInt := eInt - e;
        ELSIF coolPWM > 7999 THEN
            coolPWM := 7999;
            eInt := eInt - e;
        END;
        PWM.SetTIM5(1, coolPWM);
    END SetPeltPWM;


После применения данной формулы для ПИД-регуляции прибор стал выходить на рабочий режим менее чем за 10 секунд:

IMG_20230214_181452 (1312Кб)

Ivan Denisov 01 Mar 2023 07:11

Введение вердиктора возникло органично после работы с моделями микротрубочкек цитоскелета из понимания, что в компьютерных моделях, катастрофы (переключения динамических режимов), происходящие на нижележащих уровнях организации необходимо моделировать, как логические функции по типу функций Хевисайда.

Вердиктор DIA00053 — это в целом достаточно подходящее название, так как эти функции как будто бы принимают решения на основе предыстории системы.

Однако потом при работе над диссертацией я заменил название этой функции на более нейтральное "триггер". Оно мне казалось более математичным. Однако в последние годы само слово триггер приобрело негативную коннотацию в виду популяризации в урбанистической среде лексикона прикладной психологии. «На сленге "триггер" — это когда некая вещь на эмоциональном уровне вызывает (триггерит) у вас неприятные ощущения».

Так что подумываю, что «вердиктор» более предпочтительно. И пара «вердиктор» — «сукцессор», заиграет новыми красками при дальнейшем обсуждении моделей многоуровневой самоорганизации. Первая функция описывает условия появления новой квазичастицы на вышележащем уровне организации, а вторая — её характеристики.

Системы в которых появляются и исчезают связи таким образом испытывают множественные катастрофы, которые мы моделируем вердикторами и сукцессорами.

Наблюдение за динамикой таких систем, если бы каждое переключение издавало звук, подобно аудиальному восприятию стрекотания сверчков, или при более мягких стыковочных функциях вердикторов, — подобно шелесту листьев в лесу.

Содержательный шелест вердикторов. Одна из систем, где возможно проверить адекватность модели, это свойства проводимости капилляра на границе кристаллизации жидкости.

photo_2022-06-02_11-56-55 (110Кб)
Обсуждение модели

PIT задавал вопрос об отношении вердикторов, и это действительно всегда нужно указывать. В данном случае речь про вердикторы относительно предыстории единиц организации модельной жидкости.

photo_2022-06-02_11-57-14 (79Кб)
Вердикторы относительно модельных частиц кристаллизующейся текучей жидкости

Ivan Denisov 01 Jun 2022 15:58

Главный принцип эксперимента — три типа переменных.

1. Контролируемые переменные — это такие переменные, которы мы зафиксировали и можем доказать, что во время нашего эксперимента эти переменные изменяются в очень узком диапазоне значений. Примеры: pH, температура и концентрация используемых растворов, температура в комнате.

2. Варьируемые переменные — это те переменные, которые мы изменяем специально контролируемым образом. Примеры: время обработки ультрафиолетом, время обработки растворами, время вымачивания чипа в щёлочи, давление пресса.

3. Измеряемые переменные — это те переменные, которые мы исследуем в зависимости от варьируемых.

Пример, когда 1 варьируемая и 1 измеряемая переменная:
- как меняется угол смачивания поверхности (капля дистиллированной воды контролируемого объема помещается на пластинку оргстекла и мы сбоку измеряем угол контакта воды и поверхности) от времени экспозиции пластинки чипа из полиметилметакрилата под действием ультрафиолетового излучения. На выходе таких экспериментов — обычный двумерный график f(t).

Пример, когда 2 варьируемых и 1 измеряемая переменная:
- к предыдущему эксперименту добавляем изменение длины волны
На выходе — поверхность на трехмерной диаграмме: может непрерывная зависимость (эксперимент по поиску зависимость: «Установлена зависимость угла смачивания от дины волны и времени излучения»), а может быть разрыв («Установлена зависимость угла смачивания от дины волны и времени излучения, и обнаружен новый эффект, что при 180 нм, происходит качественное изменение типа зависимости.»)

Ivan Denisov 08 Sep 2021 12:27

Вчера разссказывал студентам про то, чем биофизика отличается в своём взгляде на биологические объекты нашего мира. Поскольку объяснение мне показалось достаточно ясным, то решил его записать.

Расхожее определение биофизики — «наука где кадры с физическим образованием работают с биологическими объектами». Что за этим кроется? Подход к декомпозиции живой природы на элементарные её составляющие, на модели идеальных систем, такие как «идеальная точка», «пружинный маятник» и т.п. И это сопроваждается верой в то, что целое — это совкупность таких идеальных частей.

В таком подходе и достоинство и недостатки. Хотя бы потому, что в физике отсутствуют понятия об эмерджентности, когда целое становится большим чем сумма частей.

Так что современный биофизик должен учитывать такой аспект и не только анализировать жизнь в сфере идельных моделей, но и в свете принципов самоорганизации, с учётом измерения чатей при их объединении, с учётом появления новых качеств.

Ivan Denisov 24 Jun 2021 10:24
© International Open Laboratory for Advanced Science and Technology — MOLPIT, 2009–2024