Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Интервальные динамические системы являются широким классом систем автоматического управления, параметры которых могут изменяться в определенных пределах, соответствующих допускам изготовления деталей и узлов, интервалам регулирования и управления и т.д.» В основе методов и средств проекпфования подобных систем лежит идеология семейств сложных объектов, в рамках которых рассматриваются алгоритмические и эвристические подходы к решению задач, разветвленные логические процедуры достижения заданных целей. Техническая реализация алгоритмов проектирования выливается в создание громоздких пакетов прикладных программ, требующих развитых оболочек, средств навигации, обеспечивающих прогнозирование ситуации, принятие решеїшй в зависимости от окружающих условий. Среди интервальных систем выделяются линейные интервальные динамические системы (ЛИДС), для которых выпол-Ешется принцип суперпозиции и процессы, в которых описываются дифференциальными или разностными уравнениями с коэффициентами, изменяющимися в заданных пределах. Известны алгебраический (Харитонов В.Л., Фа-эдо С, Липатов В.А., Соколов Н.И., Сох С. и др.) и частотный (Цыпкин ЯЗ., ІІоляк Б.Т., Неймарк Ю. И., Бутковский А.Г., Джури Э., Бармиш Б., Бартлетт \. и др.) подходы к решению основных задач динамики ЛИДС. Обидим их недостатком является сложность определения предельных значений изменения іараметров ЛИДС, чувствительности системы к их вариации, и трудность алгоритмизации вычислительных операций. Поэтому актуальным является разработка методов исследования динамики ЛИДС, обеспечивающих решение іаіпшх задач, и средств автоматизации проектирования.
Связь работы с крупными научными программами и темами. Работа $ьтолпена на кафедре программного обеспечения информационных тсхноло-ий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлек-ропики и в лаборатории систем автоматического управления Инстилута тех-шческой кибернетики НАН Беларуси в рамках следующих НИР:
-
Республиканская программа фундаментальных исследований «Ма-пиностроение», тема 2.23,1990-1995г.
-
Республиканские проіраммьг фундаментальных исследований «Информационные технологии», тема 41, 1990-1995г., «Интеллект», тема 26, 996-2000г.
-
Проект № Ф15-009 Фонда фундаментальных исследований Республики Беларусь "Разработка корневых методов исследования интервальных сис-Ы\ 1992-1994г.
-
Проект № Т95-053 Фонда фундаментальных исследований Республика Беларусь "Разработка и исследование моделей представления знаний на
2 основе семантических полигонов и их реализация в САПР", 1996-1998г.
Цель и задачи исследования. Целью работы является автоматизация проектирования ЛИДС с заданными динамическими свойствами. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
-разработка корневых методов исследования и расчета ЛИДС;
-разработка моделей адаптивных технологий автоматизированного проектирования ЛИДС;
-разработка алгоритмов автоматизированного проектирования ЛИДС;
-разработка инструментальных средств поддержки технологий автоматизированного проектирования ЛИДС.
Методы исследования. Исследования, проводимые в работе, базируются на общей теории корневых траекторий систем автоматического управления, теории цифровых автоматов, теории автоматизированного проектирования сложных технических объектов, теории систем искусственного интеллекта.
Научная новизна и значимость полученных результатов заключаются в следующем:
-разработанные корневые методы нахождения настраиваемых параметров многорежимных ЛИДС и решения задач устойчивости отличаются использованием ортогональных корневых годографов для получения предельно допустимых интервалов изменения параметров каналов, при которых обеспечиваются требуемые динамические свойства ЛИДС;
-предложенный метод построения математических моделей адаптивных технологий автоматизированного проектирования интервальных динамических систем отличается применением семантических полигонов, нахождением автоматно-временньгх функций и вычислением их коэффициентов с учетом ограничений на предельные значения управляемых параметров, способом упреждающего управления в технологических линиях проектирования ЛИДС на основе прогнозирования процессов на семантическом полигоне и способом управления технологиями проектирования ЛИДС на основе эталонных моделей, что позволяет строить среды моделирования с учётом ограничений и возможностью модификации;
-разработанные алгоритмы построения передаточных функций каналов многомерных ЛИДС и их структурных преобразований отличаются символьно-векторной формой представления функций многих переменных, полиномиальным представлением коэффициентов передаточной функции системы через постоянные времени и коэффициенты передачи звеньев системы, что обеспечивает компьютерный анализ семейств систем;
-разработанные структура и организация функционирования визуальной инструментальной системы поддержки технологий (ВИСИТ) автоматизированного проектирования отличаются реализацией адаптивных технологий
разработки ЛИДС и визуальных процедур синтеза на основных этапах построения моделей динамических систем. Средства адаптации технологических линий разработки ЛИДС используются как на уровне ядра ВИСГП, так и в каждой из подсистем, для чего в полуавтоматическом режиме задаются условия фуіікциоїшрования вычислительной среды и требования к проектированию ЛИДС, в режиме автоматизированного проектирования обеспечивается компьютерное управление проектированием ЛИДС.
Практическая значимость полученных результатов. Научные результаты диссертации использованы в рамках выполнения названных выше плановых тем ИТК НАН Беларуси. Практические результаты диссертации, в частности ВИСПТ, внедрены в разработках НПО «Импульс» (Санкт-Петербург), Центра проектных работ ОАО «Белспецпроект» при проектировании систем слаботочной автоматики производственного назначения, в средствах автоматизированного проектирования комплексных систем замкнутого телевидения Белорусско-германского предприятия «Santec Technology», а также в учебном процессе Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники при проведении лабораторных работ по курсу «Технология разработки и САПР ПО».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Корневой метод нахождения настраиваемых параметров многорежимных ЛИДС и обеспечения робастности, способ определения запаса устойчивости ЛИДС с аддитивной и мультипликативной неопределённостью, метод управления миграцией корней характеристических уравнений ЛИДС с дисковыми коэффициентами.
-
Метод построения математических моделей адаптивных технологий автоматизированного проектирования интервальных динамических систем на эснове семантического полигона, способ идентификации динамических характеристик процессов на семантических полигонах при адаптивном управле-яии технологиями проектирования ЛИДС, способ упреждающего управления технологиями проектироватгя ЛИДС на основе прогнозирования процессов та семантическом полигоне и способ управления технологиями проектирова-тяя ЛИДС на основе эталонных моделей.
-
Алгоритмы построения передаточных функций каналов многомерных ТИДС и структурных преобразований блок-схем ЛИДС в символьной форме, троцедур декомпозиции структур ЛИДС, алгоритмы построения и модафика-гии семантического полигона, их объектов, организации обмена информаци-:й между объектами семантического полигона, перехода от абстрактных мо-іелей семантического полигона к программам на алгоритмических языках, >еализуюшим проектные процедуры и операции ЛИДС.
4. Структура и организация функционирования визуальной инструмен
тальной системы поддержки технологий автоматизированного проектирова-
4 ния, средства адаптации к технологиям разработки ЛИДС, средства визуализации основных этапов проектирования, подсистемы ВИСИТ.
Личный вклад соискателя. Основные результаты диссертации получены лично автором. В опубликованных совместных работах участие автора заключалось в разработке метода и способов решений, программного моделирования и в экспериментальной проверке предложенных методов, способов.
Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались на Республиканской НТК «Теория и методы создания интеллектуальных САПР» (Минск, 1994), Международной НТК ASME «System Analysis, Control & Design», Bmo, Czech Repubbc, 1995), Международной НТК «Алгебра и кибернетика» (Гомель, 1995), 2-ой Всероссийской с участием стран СНГ конференции «Распознавание образов и анализ изображений: новые информационные технологии» (Ульяновск, 1995), Международной конференции «Автоматизация проектирования дискретных систем CAD DD' 95» (Минск, 1995), Международной НТК «Моделирование интеллектуальных процессов проектирования и производства» (Минск, 1996), Международной конференции «Автоматизация проектирования дискретных систем CAD DD' 97» (Минск, 1997).
Опубликование результатов. По материалам диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе 1 брошюра, 1 статья в научном журнале, 9 статей в сборниках, 4 статьи в трудах международных конференций, 1 статья в материалах Ш семинара ГГУ, 2 препринта, 3 тезиса докладов НТК, 1 лабораторный практикум.
Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на І31 странице и состоит из введения, общей характеристики работы, основной части из 5 глав на 111 страницах, заключения, в том числе включает 19 рисунков, список литературы из 73 наименований, 2 приложения, в которых содержатся пример машинного проектирования и акты о внедрении результатов работы.
