автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация проектирования алгоритмов асинхронного управления техническими системами с множеством дискретных состояний

РТБ О

2 3 НО«

На правах рукописи

Калентьев Анатолий Алексеевич

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ АСИНХРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ С МНОЖЕСТВОМ ДИСКРЕТНЫХ СОСТОЯНИЙ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Самара - 1998г.

Работа выполнена в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С. П. Королева

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Горбатов В.А. доктор технических наук, профессор Кораблин М.А. доктор технических наук, профессор Орлов С.П.

Ведущая организация: Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ - Прогресс"

Защита состоится " 25 " декабря 1998г. в " _" час. на

заседании диссертационного совета Д063.87.02 Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева по адресу: 443086, г. Самара, Московское ш.,34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева.

Автореферат разослан " 10 " ноября 1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н. профессор ___£ Прохоров С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А к т у ал ьность тем ы. Важной составляющей проблемы комплексной автоматизации технических систем, занимающих значительное место в машиностроении, химической промышленности, энергетике, металлургии, является создание методов и средств управления такими системами. Исторически на базе микропроцессоров создавались контролирующие, управляющие и обрабатывающие комплексы, непосредственно встраиваемые в приборы, машины, системы, технологические установки. Развитие средств математического и программного обеспечения позволило от функций контроля, управления и обработки информации перейти к программированию функций диспетчера, планирующего выполнение системой "целевых задач".

Под технической системой будем понимать объект, состоящий из п элементов, каждому из которых ставится в соответствие вектор входных и выходных переменных. Каждый элемент может включаться и завершать свою работу по одной из к альтернатив. Процесс включения и отключения элементов происходит в асинхронные (неравномерные) моменты времени. Системы, функционирование которых есть процесс смены ее состояний, назовем системами с множеством дискретных состояний. А алгоритмы планирования и управления такими системами назовем алгоритмами асинхронного управления.

Проблема управления системой заключается в создании программно - управляющего комплекса, отслеживающего ее поведение (функционирование). Сложность в описании поведения системы на некотором формализованном языке сказывается и на создании программно — управляющего комплекса. Для сложных систем, состоящих из большого числа элементов, решение этой проблемы традиционными методами, в рамках теории дискретных систем и конечных автоматов, оказывается малоэффективным. Это связано с необходимостью иметь формализованное описание алгоритма управления. Отсутствие формальных методов проведения начального этапа проектирования, на котором определяется переход от описания поведения системы (взаимодействия ее элементов) к схеме управления, существенно удлиняет сроки создания и ввода в действие управляющего комплекса. Основной причиной такого положения является недостаточная проработанность вопросов, связанных с поведением системы, взаимодействием ее элементов в процессе функционирования.

Проектирование таких комплексов является довольно трудоемкой задачей. По данным, представленным в работе Козлова Д.И., Аншакова Г.П., Мостового Я.А.,' Соллогуба A.B. "Управление космическими аппаратами зондирования Земли. Компьютерные технологии". М.: Машиностроение, 1998", для космических аппаратов (КА) такие комплексы образуют сложную иерархическую структуру. Они состоят из алгоритмов планирования, алгоритмов режимов, обеспечивающих комплексное функционирование подсистем и элементов КА при выполнении определенной целевой задачи либо их совокупности, программ бортового программного обеспечения, обеспечивающих работу подсистем бортового комплекса управления, функциональных программ, выполняющих расчет данных для работы подсистем КА.

Трудоемкость создания таких комплексов отражается в технологии их проектирования. В работах Липаева В.В., Козлова Д.И., Аяшакова Г.П., Мостового Я.А. Соллогуба А.В. приводятся экспериментальные данные трудоемкости создание бортового программного обеспечения по этапам его жизненного цикла в %, сведенные в таблицу 1.

Таблица!

Проектирование алгоритмов 21 7 .

Программирование 10

Автономная отладка программ 24

Комплексная отладка 33

Сопровождение в эксплуатации в течение пяти лет 12

Как видно из этой таблицы первые три этапа требуют более 50% трудоемкости.

Именно такие программируемые управляющие комплексы являются объектом исследования в данной работе. Их проектирование сводится к разработке алгоритмов управления элементами системы, согласованное, выполнение которых приводит к решению заданной целевой задачи (ЦЗ).

Проблема синтеза управляющих алгоритмов базируется на: -принципах логического управления; -принципах построения систем реального времени; -теории алгоритмов и конечных автоматов; -теории дискретных систем; -теории взаимодействующих процессов.

Вопросы проектирования алгоритмов асинхронного, управления технической системой являются сложной проблемой, включающей следующие задачи: согласование работы элементов системы во времени; разработка логики управления целевой задачей; формализация логики управления и разработка алгоритма управления; написание текста программы алгоритма управления и его отладка.

Учитывая многоцелевой характер работы технической системы, становится очевидным актуальность проблемы синтеза алгоритмов управления и, как следствие, автоматизация этого процесса.

С учетом требований высокой надежности, с ростом числа целевых задач и их усложнением, ограниченностью ресурсов ЭВМ, дороговизны аппаратуры и отсутствия оперативного вмешательства лица, принимающего решение в нештатных ситуациях, проблема автоматизированного синтеза алгоритмов управления является особенно актуальной.

Программа для ЭВМ как объект исследования сама по себе является теоретически сложной и практически трудоемкой задачей. Алгоритмы управления как объект исследования, являясь программой для ЭВМ, дополнительно включают в

себя свойства работы в реальном времени, в логическом пространстве большой размерности, зависящем от времени, в сложном информационном пространстве. Полный цикл проектирования содержит разработку логики алгоритма, моментов времени включения, обработку данных, текста программы.

В отечественной и зарубежной литературе известны работы: Поспелова Д.А., Горбатова В.А., Лазарева В.Г., Юдицкого CA. по проектированию логического управления; Гаврилова М.А., Закревского А.Д., Варшавского В.И., Баранова С.И. по синтезу управляющих автоматов; Липаева В.В., Аншакова Г.П., Соллогуба A.B., Мостового Я.А., Сушкова Б.Г., Янга по системам реального времени; Касьянова В.Н., Потгосина И.В., Братчикова И.А., Гриса Д., Ахо А., Ульмана Дж., Кнута Д., Донаху Дж. по разработке трансляторов с алгоритмических языков; Ляпунова A.A., Янова Ю.И., Котова В.А., Ратледжа Дж. по теории алгоритмов; Трахтенгерца Э.А., Вальковского В.А., Хоора Ч. по взаимодействующим процессам. Проблема увязки всех этапов, систематизации сведений об объекте проектирования и комплексной схеме проектирования мало освещена в литературе. Практически отсутствуют схемы проектирования систем реального времени для объектов в логическом пространстве, отсутствует согласование работы динамических объектов в информационном пространстве. Открытость перечисленных вопросов объясняется еще и отсутствием единой теоретической базы на объект исследования - управляющий алгоритм.

Сложность перечисленных задач усугубляется существующей методикой проектирования, характеризуемой слабой формализацией задачи проектирования как на этапе логического управления, так и на этапе описания алгоритма управления. Материалы по логике управления носят описательный декларативный характер.

Исходя из перечисленных требований и с учетом особенностей объекта проектирования в работе ставится задача - формализовать и дать синтаксически строгое и семантически однозначное описание алгоритма управления. Разработать методологию синтеза алгоритмов асинхронного управления для систем с множеством дискретных состояний и на ее основе создать информационную технологию автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления. Такие технологии отличаются от существующих:

-наличием математической модели процесса функционирования системы в виде асинхронного протокола ее поведения;

-наличием строгой формализации целевой задачи в виде функционального исчисления;

-наличием правил интерпретации элементов системы во времени, в логическом и информационном пространствах;

-наличием строгого соответствия между целевой задачей и функцией ее управления;

-наличием доступных для конструктора языковых текстовых (формульных) и графических средств описания предметной области;

-наличием единого информационного пространства как для элементов системы, так и для их функций управления.

В рамках разработанной технологии: -создается функциональный базис, являющийся элементной основой проектируемой системы;

-описывается множество целевых задач, решаемых системой в заданном функциональном базисе и допустимых в пределах заданных правил интерпретации;

-проектируются алгоритмы асинхронного управления элементами системы, согласованное выполнение которых приводит к решению целевой задачи;

-формируются исходные данные для задачи планирования (построения допустимого расписания).

Целью исследований является разработка методологии автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления (ААУ) для систем с множеством дискретных состояний и на ее основе создание новой информационной технологии проектирования ААУ, а также разработка методов, алгоритмов и инструментальных программных средств автоматизированного конструирования алгоритмов управления. .■■••■■!.

Задачи исследования обусловлены поставленной целью и включают в себя:

-разработку математической модели функционирования системы; -разработку функционального исчисления как теоретической основы формализованного описания целевых задач; '

-разработку математического аппарата параметрического исследования целевой задачи с целью ее декомпозиции по элементам системы; ■'"'

-разработку методов и средств построения функции управления целевой задачей и, как следствие, алгоритмов асинхронного управления;

-разработку математического аппарата проектирования ААУ по заданной функции управления;

-разработку языковых и программных средств конструирования управляющих алгоритмов;

-разработку информационной технологии синтеза алгоритмов асинхронного управления.

Методы исследований, примененные в диссертации, включают в себя методы теории управляющих систем, алгебраических систем, общей и булевой алгебры, теории дискретных систем управления, систем реального времени, теории, графов, теории алгоритмов и алгоритмических языков.

Новизна исследований заключается:

- в создании математической модели функционирования системы;

- в разработке функционального исчисления как теоретической основы формализованного описания целевых задач;

- в создании математического аппарата параметрического исследования целевой задачи;

- в разработке методов формирования функции и алгоритмов управления целевой задачей;

----------- в создании новой информационной технологии проектирования алгоритмов

управления.

Научная значимость работы заключается в том, что -создана математическая модель функционирования системы, однозначно определяющая поведение системы на области интерпретации путем задания протокола смены состояний системы;

-созданная модель является инвариантной для технических систем различной ориентации, отражает их целевое поведение и является основой построения функции управления;

-созданное функциональное исчисление на множестве всех законов функционирования выделяет соответствующее базису допустимое подмножество целевых задач; -разработанный математический аппарат параметрических преобразований является основой методов и средств автоматизированного синтеза ААУ; -совокупность разработанных моделей и методов является основой методики автоматизированного синтеза алгоритмов асинхронного управления; -созданная информационная технология автоматизированного проектирования программ управления является открытой и допускает расширение множества решаемых (управляемых) целевых задач за счет новых элементов функционального базиса.

Практическая значимость полученных результатов заключается -в создании инструментальной системы автоматизированного проектирования бортовых алгоритмов управления для беспилотных летательных аппаратов; -в создании математического обеспечения, описывающего объект проектирования и среду его функционирования;

-в создании лингвистического обеспечения для описания пользователем - конструктором целевой задачи, характеризующегося высоким уровнем объектной ориентации и развитым пользовательским интерфейсом;

-в создании программного обеспечения формирования полной конструкторской документации на спроектированные бортовые алгоритмы асинхронного управления.

РАБОТА ВЫПОЛНЯЛАСЬ по программам:

-республиканская научно-техническая программа "Информатизация образования и науки РСФСР", 1991г.;

-российская научно-техническая программа "Информатизация образования" (целевая подпрограмма "Автоматизированные системы научных исследований"), 1992г.;

-российская научно-техническая программа "Информатизация образования России" (подпрограмма "Информатизация научных исследований"), 1993г.

-российская научно-техническая программа "Информатизация образования России" (подпрограмма "Информатизация научных исследований"), 1995г.

Прикладные исследования, связанные с конкретным проектом создания информационной технологии синтеза управляющих алгоритмов, выполнялись как в рамках научно-технических программ, так и по договорам с предприятиями.

Апробация работы проводилась: -на всесоюзной н/т конференции "Интеллектуальные системы в машиностроении", г. Самара, 10-14 июня 1991г.

-на всероссийской н/т конференции с международным участием "Информационно -управляющие и вычислительные комплексы на основе новых технологий", г. Санкт-Петербург, 04-09 сентября 1992г.

-на Втором российско- китайском симпозиуме по космической науке и технике, г. Самара, 01-04 июля 1992г..

-на российской н/т конференции "Перспективные информационные технологии в высшей школе", г. Самара, 1993г.

-на Второй международной н/т конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук", г. Москва, 24-28 января 1994г.

-на всероссийской научной школе по компьютерной алгебре, логике, интеллектно-му управлению и проблемам анализа стратегической-стабильности, г. Иркутск, 1994г. •

-на всероссийском семинаре с международным участием по управлению движением и навигации летательных аппаратов, г. Самара, 1993,1995,1997г.г. -на У межвузовской научной конференции по математическому, моделированию и краевым задачам,г. Самара, 1995г.

-на I поволжской н/т конференции по научно- исследовательским разработкам и высоким технологиям двойного применения, г. Самара, 1995г. -на международных н/т конференциях по актуальным проблемам анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем, г. Пенза, 1995,1996г.г. -на IV украино- российско- китайском симпозиуме по компьютерным методам и технологиям, г. Киев, 12-17 сентября 1996г. 1 •>'

Реализация результатов связана с использованием: -технологии автоматизированного проектирования бортовых алгоритмов управления для перспективных космических аппаратов в работах, проводимых в ЦСКБ; -методов и алгоритмов параметрического исследования функции управления для задач планирования в режиме реального времени;

-методики автоматизированного синтеза ААУ в задаче выбора способа асинхронного управления: термального или последовательного;

-функционального исчисления как средства описания полного допустимого множества целевых задач;

-информационного и программного обеспечения технологии автоматизированного синтеза для расчета равномерной по времени загрузки процессора бортовой вычислительной системы;

-методики автоматизированного синтеза ААУ в учебном процессе СГАУ в курсах "Математическое обеспечение систем автоматизированного проектирования", "Математические модели объектов авнационно- космической техники", в курсовом и дипломном проектированиях студентов СГАУ факультета информатики.

Результаты диссертационных исследований внедрены в рамках выполнения хоздоговорных ПИР в Центральном специализированном конструкторском бюро (г. Самара), где используются в проектировании бортовых алгоритмов планирования и управления.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести разделов и заключения.

Раздел 1 содержит постановку проблемы синтеза алгоритмов асинхронного управления. Она логически распадается на части:

определение процесса функционирования технической системы через понятие допустимой стандартной схемы; формулировка целевой задачи и, как следствие, постановка задачи синтеза алгоритма асинхронного управления процессом выполнения целевой задачи.

Раздел 2 содержит описание методов и алгоритмов проектирования целевой задачи., Строится функциональное исчисление, являющееся теоретической основой такого проектирования; проводится математическое исследование формализованного (термального) описания целевой задачи с получением протокола ее выполнения; доказывается приводимость протокола выполнения целевой задачи к допустимой стандартной схеме системы.

Раздел 3 содержит описание методов и алгоритмов построения функции асинхронного управления для целевой задачи, заданной термальным описанием; вводится термальное управление; рассматриваются методы термального и событийного управлений.

Раздел 4 посвящен преобразованию функции управления в соответствующий алгоритм на некотором внутреннем языке неймановской машины; строятся алгоритмы для термального и событийного способов управления.

Раздел 5 посвящен решению прикладной задачи: приведение космического аппарата в ориентированное положение. В этом разделе последовательно показаны все этапы проектирования алгоритма управления, начиная с формализованного описания задачи.

Раздел 6 посвящен описанию информационной технологии автоматизированного синтеза алгоритмов асинхронного управления.

Общее число м/п страниц - 248, рисунков - 25, список использованных источников содержит 145 наименований.

На защиту выносятся:

• 1.Модель функционирования технической системы, выполняющей целевую задачу.

2.Функциональное исчисление, описывающее множество целевых задач в заданном п- элементном базисе.

3.Метод»и алгоритмы параметрического преобразования термов.

4.Методы и алгоритмы формирования функции управления: последовательное и термальное управление.

5.Методика преобразования функции управления в текст алгоритма управления.

6.Информационная технология автоматизированного синтеза управляющих алгоритмов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации проводится анализ подходов к проблеме синтеза алгоритма асинхронного управления, отвечающего за согласованную работу п-элементов. Определяются цели и задачи исследований, определяется научная новизна предлагаемых решений и приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В разделе 1 ставится проблема автоматизированной разработки алгоритмов асинхронного управления. Она базируется на построении модели функционирования системы. В качестве математического аппарата, описывающего поведение системы, предлагается так называемая " стандартная схема".

Исследование поведения системы начинается с задания функционального базиса, содержащего Ф = {Фь Фг,..., Ф„} - множество элементов системы и множество переменных, с которыми работают элементы системы 1= { х, у, г,...}. Для каждого элемента системы Ф; определены упорядоченные множества , т(Ф;) с I, ои^Ф;) с I соответственно входных и выходных переменных. Пару < Ф, I > назовем функциональным базисом системы.

На множестве элементов Ф вводится отношение связности: г(Ф,, Ф^ = (¡п(Ф;) & ои^)) «и (¡п(Ф() & 01Н(Ф|)) и (о1й(Ф0 & ои1(Ф^), выражающее различные формы взаимодействия элементов Ф„ Фj и влияющее на порядок включения элементов.

Каждому элементу Ф; системы поставим в соответствие символ инициализации, или включения Ф*, и непустое множество символов завершения работы г(Ф|) = {ф/, Ф,2.....Ф,к}.

Здесь символ Ф* есть завершение работы элементом % с выбором к-й альтернативы. ,

Схемой функционирования Р системы над функциональным базисом < Ф, I > называется конечная последовательность Р= (Р0, Рь Рп), где:

1.Р0-включение начального (нулевого) элемента системы Ф0В;

2. Рь \=\, 2,..., п-1, Р( есть либо символ включения Ф* элемента Фj в работу, либо символ завершения его работы Ф/ с выбором, например 2-й альтернативы. Символ включения на Ргм шаге может быть условным либо безусловным. Безусловное включение означает выполнение пункта 1 схемы функционирования Р. Условное включение означает выполнение пункта \ схемы Р при истинности условия

и невыполнение пункта í схемы Р при его ложности. . Происходит переход к следующему 1+1 -му пункту.

3. Рп- завершение работы начального элемента системы Фо'.

Включение 'нулевого элемента Ф0 есть включение системы на холостом ходу: подача питания, включение процессора, инициализация констант и т.д.. Завершение работы' нулевого элемента Фо есть завершение работы системы: отключение процессора, отключение питания.

Исходя из физического смысла задачи, для каждой последовательности Р можно установить следующие аксиомы.

1 .Для любого элемента Ф, в схеме Р одинаковым должно быть число включений и завершений его работы. Эта аксиома выражает условие нормальной работы системы! ■ л*

2.Если схема Р содержит завершение элемента Ф,' на 1-м месте, то она обязательно содержит включение элемента Ф,в на ]-м месте и .¡<1. Эта аксиома выражает требование, что отключение элемента на 1-м шаге происходит не раньше его включения.

3.Перед повторным включением элемента Ф; обязательно должно быть его отключение, т.е. запрещается повторное включение при включенном элементе.

4.Для любого элемента должно выполняться отношение связности.

Выполнение всех аксиом означает выбор правильной последовательности.

Введенное определение схемы функционирования позволяет исследовать

структурные свойства последовательностей: упорядоченность элементов в последовательности, отношение связности и т.д. Нас же интересует закон функционирования системы, или смысловое содержание всех действий.

Последовательность Р можно рассматривать как протокол поведения системы. Впервые такой протокол был введен Яновым для описания модели функционирования алгоритма в теории схем программ. Схема программы - это математическая модель алгоритма. Она позволяет изучать достаточно широкий класс алгоритмов, а не их отдельных конкретизации; позволяет игнорировать несущественные для изучаемой проблемы свойства, например синтаксические детали; модель модифицируема и допускает нововведения. Последовательность Р можно назвать алгоритмической моделью процесса функционирования системы.

Однако последовательность Р - это еще не закон функционирования конкретной системы, а только его схема. Она отражает структуру поведения системы, строение множества допустимых переходов системы, получающихся из схемы в результате задания различных интерпретаций. Она становится законом только после однозначной интерпретации входящих в нее элементов.

Для определения поведения всей системы абстрагируемся от разнотипности ее элементов и приведем их к единому базису. Для этого будем интерпретировать работу каждого элемента и всей системы во времени, в логическом и информационном пространствах.

Интерпретация в логическом пространстве определяет ограничения на функционирование как отдельного элемента, так и их совокупности. Заданием логиче-

ских условий можно описать согласованную работу двух и более элементов; можно согласовать работу двух и более элементов на временной оси, в информационном пространстве, на множестве имен элементов.

Указанные интерпретации, являясь свойством отдельных элементов, могут быть перенесены и на всю систему в целом. Вся система работает на некотором временном интервале, длина которого определяется через длины интервалов отдельных элементов системы. В информационном пространстве данные, формируемые отдельными элементами в объединении, дают данные всей системы. В логическом пространстве всегда можно ввести условие на включение всей системы, понимая его как условие, которое накладывается на каждый элемент функционального базиса.

Интерпретацией базиса в области D называется функция Int, которая каждому элементу базиса х сопоставляет элемент d из области интерпретации D: d=Int(x).

Элемент системы <J>i функционального базиса Ф будем интерпретировать во времени, в логическом и информационном пространствах, т.е.

Int(3>0 = < М(ф0(0, м(Ф0(а), 1п1(Ф0(1) >

Интерпретация на временной оси: lnt(®0(t):=< tB№ т >, где tBKJI - время включения элемента Фь х - длительность работы элемента Ф;.

Интерпретация в информационном пространстве: М(Ф0(1) := < F(®i), G(®0 >, где F(®i): D" —» Dm - отображение, превращающее элемент системы в преобразователь данных;

D- область интерпретации переменных информационного пространства; n(m)- число входных (выходных) данных элемента Ф,.

G(Q>i): D" —> Z(0{)- отображение, в зависимости от значений входных данных выбирающее конкретную альтернативу завершения работы элемента Ф].

Интерпретация в логическом пространстве:

1п1(Ф0(а):=<ЦФ;)>; где ЦФ;): U -» {TRUE, FALSE}, U={D} и { t} u { Ф }- объединение непересекающихся множеств.

Ь(Ф[) - отображение, выражающее условие включения в работу элемента системы Ф;.

Интерпретация функционального базиса задается множеством интерпретаций его элементов.

Пару < Р, Int > назовем интерпретированной схемой над базисом.

Здесь Int понимается как интерпретация каждого элемента функционального

базиса во времени (t), в логическом (Ct) и информационном (I) пространствах.

Будем фиксировать работу элемента системы в моменты времени to =tBIUI и tj = tu™ +1 • Условием включения элемента в работу является истинность логического выражения Ь(Ф]). При его истинности перед включением на вход элемента пода-

ются исходные данные Гпр(Ф^, если они определены к этому моменту времени. В момент tj работа элемента заканчивается либо автоматически, либо по команде отключения элемента. Элемент может завершить свою работу успешно либо неуспешно. Введением логической переменной можно распознать эти ситуации. После успешного завершения работы на выходе элемента формируются новые данные Out(<J>i). Так как эти данные могут быть использованы другими элементами, их необходимо переписать в некоторое поле памяти для сохранения. Значения выходных данных зависят от комбинации значений данных на входе элемента, по разным комбинациям значений входных данных получаются разные по значению выходные данные, Это означает, что у элемента может быть несколько выходных состояний.

Таким образом, предлагается описывать состояние элемента системы во времени, в информационном и логическом пространствах.

, Определим состояние Uj системы в !-й момент времени t, совокупностью вида (t» Uj)= {(i>j, L(<I>j), Ij)}, j=l,...,k.

Совокупность (Oj, L(<t>j), Ij), - подмножество элементов <J>j, динамически включаемых и/или отключаемых в i-й момент времени, в которой Oj - имя элемента функционального базиса;

L(<J>j) - условие включения или отключения элемента <t>j (условие выполнимости элемента);

Ij - входные или выходные данные элемента Ф].

По правилам интерпретации базиса каждому элементу, и, как следствие, состоянию системы ставится в соответствие допустимый информационный вектор

1(и0 = им,1>2,... Out (Ф,), где 1 < i и 1 пробегает множество индексов состояний, предшествующих i-му. Фр базовый элемент, включаемый в j-м состоянии. Назовем ](и,) - информационным вектором Uj-ro состояния системы.

Интерпретированная схема <Р, Int> есть последовательность, упорядоченная по элементам функционального базиса Ф,. Она содержит полную информацию о состоянии системы как состоянии ее элементов, но не учитывает последовательности смены состояний во времени. Необходимость этого вытекает из природы элементов функционального базиса. Это, как правило, приборы, работающие во времени, и все изменения их состояний также протекают во времени. Начиная с некоторого начального состояния в системе происходят его изменения до тех пор, пока не наступит заключительное состояние.

С целью приведения последовательности смены состояний к "стандартной", изменяющейся во времени, поступим следующим образом. Упорядочим состояния системы по возрастанию для всех элементов схемы < Р, Int >. При этом предполагается, что моменты включения и/или отключения различных элементов согласованы между собой. Упорядоченную по времени t последовательность состояний системы

C = <ti,Ui>, i=0,l,...,K (1.1)

назовем стандартной схемой системы в базисе < Ф, I >. Длина С- последовательности может не совпадать с длиной < Р, Int > - последовательности, так как для некоторых элементов время включения может быть одинаковым.

Две системы из одного базиса называются эквивалентными, если по одному и тому же входному информационному вектору они формируют одинаковый выходной вектор.

Набор С1 = <0j, Vj > назовем подсхемой для стандартной схемы С =< tb ц > , если в схеме С 3 u^ti) такое, что 0j = tb и для V j=l ,2,... Vj с и,. (С1 с С).

Реализацией стандартной схемы С назовем протокол изменения состояний системы. Ему соотЬетствует начальное состояние системы: (to, u0) ={Фо, ЦФ0), 1о}, в котором:

to- начальный момент времени, соответствующий включению нулевого элемента.

ЦФо) - условие включения нулевого элемента Ф0. Предполагается, что для нулевого момента времени это условие тождественно истинно, Ь(Ф0) = TRUE.

10 - набор значений исходных данных.

tj, i=l,...,k - асинхронная последовательность моментов времени включения тех элементов для которых tBKjl(Oj)=ti и Ь(Ф^) = TRUE, иначе переход к следующему моменту tj+1. Если i=k, и к этому моменту для каждого элемента, вошедшего в реализацию, число его включений равно числу завершений, то uk - последнее заключительное состояние протокола (протокол конечен), работа системы нормально завершается. Это означает, что функционирование системы прошло за конечное время; в информационном пространстве сформирован вектор переменных l=(xi,...,xm); в логическом пространстве вектор L, определяющий реализацию схемы.

В противном случае будем считать, что функционирование системы закончилось аварийно. Т.е. хотя бы один элемент системы не завершил своей работы, либо время работы хотя бы одного элемента превысило время последнего изменения состояния системы.

Всякую реализацию стандартной схемы С= <tj, u; > системы в заданном базисе < Ф, I > назовем законом ее функционирования. Стандартной схеме С = < ti5 u(> со,. ответствует множество реализаций.

Учитывая целевой характер функционирования системы, вводится определение целевой задачи в терминах состояний системы. Показано, что целевая задача характеризуется конечным протоколом. Показано, что на множестве всех законов функционирования правильно построенные целевые задачи образуют допустимое множество поведений системы.

Функционирование системы сводится к определению выполняемых событий в текущий момент времени и их реализации. Переход от одного состояния системы к следующему происходит во времени. При этом события выполняются с учетом изменений как в логическом, так и информационном пространствах. За основу такого изменения принимаются моменты времени, в которые происходит включение либо отключение элементов системы. Такой выбор связан с предположением, что анализ логических признаков включения и/или отключения элементов системы

производится именно в эти моменты, а также именно в эти моменты происходит передача информационных переменных от одного элемента системы к другому. Тогда закон функционирования системы есть протокол смены ее состояний

КОН)

происходящий в соответствующие асинхронные моменты времени 12, Ц,.., ^ и выбор и реализация выполняемых событий для каждого состояния.

Вводится понятие целевого подмножества состояний 8цел, попадание в которое означает достижение цели. Переход на к-м шаге в состояние Бь принадлежащее целевому, означает решение поставленной задачи. Обозначим

ита, - начальное состояние системы. Оно соответствует работе системы на холостом ходу, и в этом смысле это состояние единственно; '' итек- текущее состояние системы в момент времени 11ек. Это состояние, в которое может перейти система после реализации ¡-го шага стандартной схемы. Введем:

ицел - целевое состояние системы; это некоторое подмножество состояний, переход системы в которое означает выполнение целевой задачи. Целевой задачей назовем преобразование ЦЗ:

(1.2)

выполненное на стандартной схеме С (в,заданном функциональном базисе) и такое,

что выполняются следующие условия:

^кон

с Чтек(^);

3.1: <Ц 4. 2КОц С ицел. где г„ач - начальное состояние целевой задачи; гко„ - конечное состояние целевой задачи. Целевая задача существует в стандартной схеме С=<^, и,>, если в ней имеются такие состояния и^Д) и и«^), ^ < что г™, с ию^); ¿кОП £ и^).

Целевая задача допустима в стандартной схеме С =<1;, и;>, если она существует в ней и ее состояния гнач и гкш включены в такие варианты w(uTeк(t¡)) и w(uTeк(tj)), которые одновременно принадлежат хотя бы одной реализации \у(С) стандартной схемы С= < 11;>.

Целевая задача выполнима в стандартной схеме С=<^, и; >, если она существует, допустима в этой схеме и

^кон ^ ^асл*

Очевидно, что достичь целевого состояния из некоторого множества допустимых можно различными способами, т.е. существуют различные последовательности смены состояний, приводящие к целевьм, в общем случае различным состояниям.

Так как функционирование системы определяется работой ее элементов, включаемых и/или отключаемых в некоторые согласованные моменты времени, то

отслеживание асинхронной временной последовательности tj, t2, t3,..., t^ выбор выполняемых событий и их реализаций являются управляющей функцией.

Управление во времени сводится к включению и/или отключению элементов системы в асинхронные моменты времени, в логическом пространстве это проверка логических признаков. В информационном пространстве этот процесс сводится к формированию данных и передаче их на вход элемента системы, к записи вычисленных данных в общее поле памяти после завершения работы элемента.

Процесс формирования программы управления, исполнение которой приводит к решению ЦЗ, назовем задачей асинхронного управления. Она ставится следующим образом.

Дано - стандартная схема С= <t;, ц> в базисе < Ф, 1>, целевая задача ЦЗ: г,,ач иЦел - целевое множество;

Требуется построить алгоритм асинхронного управления целевой задачей ЦЗ (1.2), заданной в стандартной схеме С (1.1), и сформировать программу управления средствами заданной системы команд.

В разделе 2 приводится математический аппарат построения допустимого множества решаемых системой целевых задач. В качестве такого аппарата выступает функциональное исчисление, в котором всякую целевую задачу можно описать термальным выражением. Приводятся правила интерпретации терма и, как следствие, целевой задачи в логическом, информационном и временном пространствах. Проводится параметрическое исследование терма с целью приведения его к последовательности смены состояний в асинхронные моменты времени. Показано, что такая последовательность образует конечный протокол поведения системы, если он допустимый.

В начале раздела строится функциональное исчисление, описывающее полное множество целевых задач, которые могут быть сформулированы в заданном п-элементном базисе. В функциональном исчислении каждая целевая задача задается своим термальным описанием. Базовыми объектами исчисления являются п функциональных элементов.

На базовом множестве элементов вводятся бинарные операции: следования, СН - совпадения по началу, СК - совпадения по концу, + - операцию выбора динамического объекта; унарные операции: => - навешивания предиката на терм (создание динамического объекта), IN, OUT - операции навешивания входных и выходных переменных на терм.

Множество целевых задач (или термов) определяется рекурсивно: символ элемента системы есть терм либо целевая задача; если а - предикат, а Ть Т2 - термы, то Т,Т2, Т, СН Т2, Т, СК Т2, (а => Ti +/а => Т2) - термы.

Множество предикатов, навешиваемых на терм, определяется рекурсивно. Символ логической переменной со значением - предикат, если а, Р - предикаты, то (a .or. Р), (а .and. Р), (/а) - предикаты.

Неформально каждый терм описывает целевую задачу на отрезке временной оси в заданном базисе. Операция следования (->) означает последовательную работу первого~п второго термов. Второй терм начинает работу_ после окончания работы первого. Операция совпадения по началу означает одновременное включение двух термов. Операция совпадения по концу означает одновременное завершение работы двух термов. Операция навешивания предиката на терм есть введение динамического терма , т.е. терма, включаемого в работу в случае истинности предиката.

Порядок выполнения операций в терме подчиняется правилу скобок.

Два терма называются эквивалентными, если они решают одну и ту же целевую задачу (если они построены в одном и том же базисе и в заданный момент времени формируют одинаковый информационный вектор).

На множестве термов правильно построенные формулы имеют вид Т1 = Т2, где Ть Т2 - термы.

Формула исчисления называется правильной, если она выводима в исчислении. В качестве аксиом исчисления введем следующие правильно построенные формулы:

- аксиомы коммутативности Т, СНТ2 = Т2СНТ,

т, СКТ2 = Т2СКТ, т,+ т2 = т2+ т,

- аксиомы ассоциативности

(Т) —> Т2) —= Т1 -»(Т2 Т3) (Т, СН Т2) СН Т3 = Т, СН (Т2 СН Т3) СП СК Т2) СК Тз = Т, СК (Т2 СК Т3)

- аксиомы дистрибутивности

(Т, -» Та) СН (Т, -> Тз) = Т,-> (Т2 СН Т3)

(Т, Т2) СК (Т3 -)• Т2) = (Т, СК Т3) -» Т2

(Т, Т2) + (Т, -> Тз) = Т, -> (Т2 + Тз)

(Т, Та) + (Тз Та) = (Т, + Т3) -> Т2

(Т, СН Т2) + (Т, СН Т3) = Т, СН (Т2 + Т3)

(Г, СН Та) + (Т3 СН Т2) = (Т, + Т3) СН Т2

(Т, СК Та) + (Т, СК Тз) = Т, СК (Т2 + Т3)

(Т, СК Т2) + (Т3 СК Т2) = (Т, + Т3) СК Т2

(а,=1) (I, @ Т2) = ((04=1) => Т,) @ ((а 1=1) => Т2),

где @ е{—СН, СК }

- аксиомы идемпотентности Т,СНТ,=Т, Т1 СКТ,=Т,

Введем пустой терм X длительности т. Формально он интерпретируется как невыполняемый терм. Неформально это означает задержку на время т.

Введем терм нулевой длительности 0. Формально он интерпретируется как невыполняемый. Неформально это означает синхронизацию терма с некоторым наперед заданным моментом времени.

Для любого терма Т и произвольных предикатов a, b справедливы аксиомы (а => Т) + (/а => Т) = Т (а => (Э => Т)) = (а .and. р) =>Т

Новые правильно построенные формулы выводятся из аксиом по правилам булевой алгебры (для предикатов), по правилу подстановки (для термов и предикатов), а также по правилам, вытекающим из свойств равносильности (=) формул.

Всякий терм исчисления описывает целевую задачу, но не всякая целевая задача выполнима (в смысле истинности условия включения ze0H е ицел). Показано, что проблема выполнимости целевой задачи алгоритмически неразрешима. Для ее решения необходимо обращаться к интерпретации термов на временной оси (требуется знание длительности выполнения функциональных задач). Аксиоматика исчисления и соответствующие правила вывода позволяют выделить эквивалентные термы.

Далее в подразделах 2.2-2.3 проводится исследование терма- разрабатываются методы и алгоритмы его прямого и обратного преобразований с целью построения протокола выполнения целевой задачи. Проводятся последовательные преобразования термального выражения целевой задачи во временную последовательность. Формируется функция выполнимости элементов функционального базиса F,: Ф -» 5(п),

проводится параметризация термального описания целевой задачи в логическом пространстве с целью получения полного множества вариантов реализации терма, описывается метод приведения всех вариантов к единой временной оси F3:®-»t,

и на множестве всех вариантов строится обратное преобразование

F3"1: t Ф, *

определяющее временную последовательность. На приведенном примере демонстрируются эти преобразования.

Пример. Рассматривается терм То=ео„СНФ7

Т=(а,=1)=>(((а2=1)=>{ [(а3=1)=>Ф1 + (а3=0)=>Ф2] СК Ф3

} +(а2=0)=>{ [(а3=1)=>Ф4 + (а3=0)=>Ф5] ->• Ф6 } ) Т0 ) + (а,=0)=> (Ф8 ->

То),

где 0Оп -невыполняемый терм нулевой длительности.

L={ аь а2, а3 }.

Функция выполнимости целевой задачи Ь=Р((Ф) имеет вид:

-> (Ct |=1 )(0С2= 1 )(ot j= 1),

Ф2->(а1=1)(а2=1)(а3=0), Ф3-> (а,=1)(а2=1)(аз=н),

Ф4^(а1=1)(а2=0)(аз=1)) Ф5-Ча,=1Хсх2=0Хаз=0), Ф6-> (а1=1)(а2=0)(а3=н), Ф7-> (а 1 =н)(а2=н)(аз=н),

Ф8-^ (а1=0Ха2=н)(аз=н)-

^ 14 15 (<;—60п 17 Рис.1 Циклограмма целевой задачи.

Таблица вариантов выполнения целевой задачи имеет вид (таблица1): _~ Таблица!

а, а2 а3

1*1 1 1 1

я2 1 1 0

К» 1 0 1

Яд 1 0 0

0 н н

Проведем параметризацию термального выражения в логическом простран-тве по всем вариантам ее выполнения: К,= (Ф, СКФ3)->е0ПСНФ7, я2=(Ф2скФз)-)-е0пСНФ7,

я3=(Ф4^Фб)^в011 снф7, и4= (ф5^ф6)_>е0ПснФ7, я5= Ф8->еоп сн ф7.

Таким образом, терму Т соответствует множество реализаций ЩТ) = { Кь Я2) Яз, И4, Я5 }.

Приведем различные варианты к единой временной оси.

На циклограмме длительности функциональных задач заданы в соответствии с таблицей (таблица2):

Таблица2

ф. ф2 Фз Ф4 Ф5 Фб Ф; Ф8 0ОП

10 50 30 60 40 20 70 80 0

Построим матрицу вариантов выполнения целевой задачи, упорядоченную по времени выполнения для 1=0,...,6, 11^=1,...,5. (таблицаЗ)

ТаблицаЗ

и *2 и 14 и

я, ФчЛФО Ф.ЛФ0 ФтЛФ?)

Ф2ЛФ2) ФзЛФэ) ФтЛФ»)

Ф4ЛФ4) ФбЛФй) Ф7ЛФ7)

я. Ф5ЛФ5) ФбЛФб) Ф7ЛФ7)

Я5 Ф8ЛФа) Ф7ЛФ7)

Как видно из этой матрицы вариант, целевой задачи реализуется в моменты времени 13,15, Параметризация матрицы вариантов по времени представляет собой протокол выполнения целевой задачи. Показано, что протокол выполнения. целевой задачи является образом стандартной схемы системы.

В разделе 3 разрабатываются методы и алгоритмы построения и исследования функции управления ЩЦЗ) целевой задачей, заданной своим термальным выражением Т(ЦЗ). Рассматриваются два вида управлений: последовательное и термальное. Для каждого вида дается интерпретация соответствующей функции.

Каждому состоянию терма приписывается управляющий вектор, отражающий семантику целевой задачи и состоящий из трех компонент:

<у(0,и(Ф,Ь),тр(Ф)>, где у((:) - функция разрешения управления в момент времени I:; и(Ф,Ь) - функция управления базовыми элементами; _

шр(Ф) - функция управления данными.

Функция у(Х) фиксирует момент перехода к новому состоянию. Функция управления базовыми элементами на множестве допустимых элементов выбирает выполняемые и включает и/или отключает их. Функция управления данными готовит исходные данные для базовых элементов и запоминает результирующие.

Для терма, описанного в приведенном выше примере,

у(Х)= {1о, ^.....^}. Для момента времени I =

и(Ф,Ь)={Ф3,Р,(Ф3)},

шр(Ф3)={ чтение исходных данных }.

В работе определяется правило построения функции управления и строится множество управлений с заданной на нем операцией "сложения". Операция сложе-

ния на множестве управлений интерпретируется как возможность управления двумя

___и более термами одним управляющим органом. Показано,_что операция сложения

для термов, заданных на одном временном интервале, обладает свойством коммутативности, ассоциативности и идемпотентности.

Построите множества управлений позволило, помимо классического последовательного или событийного способа управления, ввести новый способ - термальное управление. В отличие от классического, термальный способ не требует свойства монотонности для операций над функциональными элементами, входящими в термальное выражение. В работе функция управления строится как для последовательного, так и для термального способа

Доказывается, что функция управления для термального способа декомпозируется в совокупность функций управления подтермами и управление элементами функционального базиса.

В подразделе 3.3 рассматривается последовательное управление. Оно представлено управлением функциональными задачами, включаемыми в моменты времени {Ъ}, 1=0, 1, 2,..., и функцией перехода £ I —> I между этими моментами. В последующих подразделах рассматриваются методы и алгоритмы построения функции управления для фиксированных моментов времени Ъ и функции перехода

ад.

Термальное управление есть управление по структуре терма. Каждому подтерму ставится в соответствие функция управления, которая вызывает на выполнение функции управления подтермов нижнего уровня. Для подтерма типа функциональный элемент выполняются команды включения и передачи данных.

Отличительной особенностью такого управления является возможность их независимого и параллельного выполнения. При его реализации не требуется свойство монотонности функции управления.

Смысл термального управления: функции управления термом ставятся в соответствие функции управления операндами, входящими в терм. Таких функций будет столько, сколько бинарных подтермов в терме целевой задачи. Эти функции образуют дерево, в котором каждая дуга означает передачу управления от терма верхнего уровня к термам нижнего уровня. Каждой висячей вершине также ставится в соответствие функция управления. Если функции управления для подтермов только вызывают друг друга, то функции управления висячих вершин непосредственно управляют базовыми объектами.

Соответствие между термом Т целевой задачи и его функцией управления и(Т) устанавливается следующим образом.

1. Для терма Т=Ф; функция управления есть и(Т) = Ь7(Ф;);

2. Для терма Т=Т1 ® Т2 функция управления определяется следующим образом и(Т) = и(Т1 ® Т2) = 1ДТ1) ® и(Т2);

где® е { СН, СК,->}.

3. Для динамического терма Т=(а=1)=> Т1+ (а=0)=> Т2 функция управления имеет вид:

( и(Т1), если (а=1) =ПШЕ и(Т)= •!

в противном случае. 4. Других правил нет. . ..

Любое термальное выражение ЦЗ можно привести к совокупности термов, состоящих из двух операндов и операции. Поэтому при переходе к термальной функции управления необходимо описать переход к функциям управления операндов и операции, входящим в терм ЦЗ.

Так как терм ЦЗ определен в информационном, логическом и временном пространствах, то и его функция управления интерпретируется в этих же пространствах.

Под управлением термом Т во времени будем понимать команду включения и/или отключения терма Т в соответствующие моменты времени ^, где

х - длительность терма Т.

Под управлением термом Т в информационном пространстве будем понимать формирование входных данных перед включением терма Т и запоминание его выходных данных после отработки.

Под управлением термом в логическом пространстве будем понимать проверку его условия выполнимости, при истинности которого производится включение и/или отключение терма Т.

Операции на временной оси, входящие в термальное управление, ¿удем интерпретировать так же, как и операции над функциональными элементами терма ЦЗ, т.е. как смещение на временной оси одной функции управления относительно другой.

Исходя из правил интерпретации функции управления, фиксируется порядок ее выполнения.

Функция включения терма Т представляет собой следующую упорядоченную последовательность операций, проводимых в момент времени 1=1о.

1. Формирование вектора значений входных данных 1пр(Т).

2. Проверка истинности условия выполнимости терма.

3. Включение (невключение) терма при истинности (ложности) условия выполнимости.

Функция отключения терма Т представляет собой следующую упорядоченную последовательность операций, проводимых в момент времени 1)= 1о+ т, где т- длительность терма Т. , ■ С |

1. Проверка истинности условия выполнимости терма.

2. Отключение (неотключение) терма при истинности (ложности) условия выполнимости.

3. Запоминание вектора значений выходных данных Ощ(Т).

Операция включения/отключения терма. 1. Для Т=Ф| эта операция включает базовый элемент Ф> и(Ф0 = ВКЛ(Ф0.

2. Для Т=Т1 ® Т2, где О е { СН, СК, -»}, эта операция осуществляет вызов функ-----ций'управления для подтермов Т1, Т2, не являющихся базовыми элементами,

(ВЫЗОВ и(Т1), ВЫЗОВ и(Т2)). Порядок их вызова на временной оси определяется правилами интерпретации операций над термами.

3. Для Т=(а=1)=> Т1+ (а=0)=> Т2 эта операция осуществляет альтернативный вызов функции управления подтермами Т1,Т2 (ВЫЗОВ и(Т1), ВЫЗОВ и(Т2)), если они не являются базовыми элементами.

Пример. Для терма вида Т=Т1 -> Т2, где Т1= Ф, СН Ф2, Т2= Ф3 СК Ф4. получим функции управления:

и(Т) =и(Т1 ->• Т2) = и(Т1) -> и(Т2); и(Т1)= и(Ф0 СН 1ДФ2); и(Т2)= и(Ф3) СК и(Ф4).

В разделе 4 строится математическая модель алгоритма управления и рассматриваются методы его построения по известной функции управления. По аналогии с предыдущим разделом рассматриваются методы построения алгоритмов как для последовательного, так и термального способов управления.

В качестве модели алгоритма асинхронного управления используется классическая неймановская модель языков программирования высокого уровня. Фиксируются конечные множества символов предикатов Ь, символов программ II и множество команд ст.

Обозначим ст~ множество всевозможных цепочек символов из а. На множестве ст~ определена операция конкатенации (*) таким образом, что если

<хь х2,..., х„> е е- и <уь у2,..., у!> е то, <хь х2, ..., хк>*<уь у2, ..., у,> = <хь х2,..., хк, уь у2,..., У1> е ст~. Алгебраическую систему А = < а~, *>,

где множество цепочек а~ построено из символов множества о~ е а и (УВИ(т)}, назовем моделью множества алгоритмов асинхронного управления. Для функции включения двух наборов (из примера8) вида:

( невкл(Ф1)*невкл(Ф2), если (<Х1=н) &( а2=н) I ог (а!=н) & (а2=0)

I ог(аг=н)&(а2=1)

I ог (а,=0) & (а2=н)

I ог (а1=0) & (а2=0)

и(ФьФ2,вкл(Ф0* невкл(Ф2), если (а1=0) & (а2=1) I невкл(Ф1)*вкл(Ф2), если (а!=1) & (а2=н) I ог(а!=1)&(а2=1)

I ог («1=1) & (а2=0),

где операция * означает одновременное выполнение двух одноместных функций, алгоритм управления запишется в следующем виде: 11

1. ЕСЛИ ((а1=0) &(а2=1)) ТО ВКЛ(Ф,)

2. ЕСЛИ (cti=l) ТО ВКЛ (Ф2).

В работе алгоритм формируется на некотором внутреннем символическом языке макрокоманд. Каждой функциональной задаче Ф, к моменту ее включения по умолчанию ставится в соответствие стандартный набор команд управления: формирование данных, передача данных в область действия функциональной задачи, проверка логических признаков, включение функциональной задачи в работу^ 'в случае истинности логических признаков.

По завершении работы функциональной задачей управляющий алгоритм также выполняет стандартный набор команд: пересылка вычисленных данных в общее поле памяти, формирование логических признаков, отключение функциональной задачи, если это не происходит автоматически. Функция перехода между последовательными временными событиями в тексте алгоритма реализуется командой УВИ(т)- установка временного интервала.

Для термального способа функции управления U(T) термом Т=Ф| —> Ф; поставим в соответствие следующий алгоритм управления U(T)(to) (4.4):

1.ВЫЗОВ U(®j)(to),

2.УВИ(тО,

3.ВЫЗОВЦ(Ф^(1о+т). ,

Данный алгоритм в момент «времени to вызывает на выполнение алгоритм управления термом,.Т=Ф;< Через время t=Tj Ьн самовключается и вызывает алгоритм управления термом !Г=Ф|. ■ V" ':

Функции включения базового терМа Т=Ф| поставим в соответствие следующий, алгоритм асинхронного управления и(Ф|)(1о) (3.5):

1. ЧТЕНИЕ (ФО

2. ЕСЛИ (а(Ф0=О) = TRUE ТО

{ВКЛ(Ф0, а(Ф0:= (a(®j)+l)mod2},

3. УВИ (Т;),

4. ЕСЛИ (а(Ф0 =1) =TRUE ТО {ОТКЛ(Ф0, а(Ф0 :=(а(Ф0+1 )mod2},

5. ЗАПИСЬ (Ф;):.

В разделе 5 приводится полный цикл решения задачи приведения космического аппарата в ориентированное положение. В качестве функционального базиса задаются подсистемы: комплексная двигательная установка (f002), прибор включения питания аппарата (fDOl), построители, вертикали (f003, fl)04, fi)05, fD06), блоки датчиков угловых скоростей (f007,,fP08) и сигнализаторы давления (ГО09, f010, fOll). Переход от физической к формализованной постановке завершается созданием терма задачи. На рис.2 показана циклограмма согласованной работы элементов функционального базиса. Далее проводится параметризация терма в логическом пространстве с выделением всех вариантов реализации. При параметризации по времени сначала для каждого варианта вводится относительная шкала, затем проводится синхронизация всех вариантов по опорному моменту времени. На временной диа-

Ю14 ¿012

дан

5010 Ш09

ПОЗ

£008 Ю07 А 02

ЙЮ4 ЙЮЗ

£006 й)05

Я)02 П01

Ю01

ПОО

Ю И ... 15 ... 17 .... НО.. ИЗ 120

Рис.2 Циклограмма задачи приведение КА в ориентированное положение

грамме, изображенной на рис.3 в виде многовходовой модели, все варианты приведены к единой шкале времени. Для фиксированного момента времени выполняется тот вариант, для которого данное время является событием и соответствующее логическое условие истинно. Заканчивается раздел формированием текста алгоритма управления.

В разделе 6 происходит переход от общей теории проектирования к созданию системы автоматизированного проектирования. Описывается методология автоматизированного проектирования ААУ средствами объектно-ориентированного программирования. Все разработанные модели из предыдущих разделов используются в технологии автоматизированного синтеза алгоритмов асинхронного управления.

Опишем основные классы объектов рассматриваемого проекта средствами прагматического метода абстрагирования.

Класс Ф_Б - элементов функционального базиса. Объекты этого класса интерпретируются как физические приборы, работающие во времени, в логическом пространстве.

Операции класса: создать объект, удалить объект.

Класс Ь_Р - логических переменных. Объектами этого класса являются логические переменные, выражающие условия включения элементов функционального базиса.

Операции класса: создать объект, удалить объект.

Класс 5 - логических выражений. Объект этого класса есть логическое выражение, полученное из логических переменных класса Ь_Р с помощью операций булевой алгебры. Операции класса есть операции булевой алгебры на множестве логических переменных, определенных в классе Ь_Р.

Класс ТЕРМ по определению есть строка символов.

Взаимосвязанная совокупность объектов этого класса, удовлетворяющих правилу подстановки, описывает одну целевую задачу. Входящее в нее подмножество функциональных элементов есть подмножество объектов класса Ф_Б. Входящее в нее подмножество логических выражений есть подмножество объектов класса 5-

Класс Т ОвЯ - ограничений в целевой задаче. Один объект описывает запрещенные ситуации на одновременное выполнение некоторых пар функциональных элементов. Объектом этого класса является таблица, одна строка которой описывает запрещенную пару ( Фь Ф]).

Операции класса: создать объект, удалить объект, добавить строку, удалить строку.

Класс Б_Т - целевых задач (дерево терма). Всякой взаимосвязанной совокупности термов класса ТЕРМ, описывающих одну целевую задачу, ставится в соответствие один объект этого класса. - - •

Множество операций есть объединение

{СН,СК,->}и{+} и{Фь [= 1.....п}

множества операцией над термами на временной оси, т.е. { СН, СК, ->}, операции перехода по логическому выражению (+) и множества элементов функционального базиса (Фь ¡= 1,...,п}.

Класс TABL_WAR (таблица вариантов). Объектом этого класса является таб лица вариантов выполнения целевой задачи в логическом пространстве. Одной це левой задаче ставится в соответствие один объект этого класса. Одна строка табли цы описывает один вариант и состоит из вектора значений всех логических пере менных, участвующих в задаче. Число строк таблицы соответствует числу вариан тов задачи.

Операции класса: создать объект, удалить объект, добавить строку, удалил строку.

Класс Ф_Ь динамических объектов. Один объект класса представляет co6oi таблицу, строкой которой является один динамический объект (Фь а), задаваемы! именем функционального элемента Ф, и логическим условием его включения (оц е { 0,1, н}, i=l,2,...,n).

Операции класса: создать объект, удалить объект, добавить строку, удалит! строку.

Класс WAR_R (варианты реализации). Каждый объект этого класса соответствует одному варианту реализации целевой задачи. Тогда одной целевой задаче соответствует столько объектов этого класса, сколько строк у соответствующего объекта класса TABLWAR.

Класс WAR_RT (варианты реализации во времени). Объект этого класса естЕ расширение объекта класса WAR R.

Класс WXOD. Один объект этого класса описывает одно состояние системы или один момент времени (параметризация целевой задачи по времени). В один объект входят все базовые элементы с их логическими условиями, включаемые в единый момент времени.

Класс S_P_AL (системное представление алгоритма). Объектами этого класса являются управляющие алгоритмы, представленные в некотором внутреннем формате, позволяющем легко формировать выходные документы. Объект класса описывается системными таблицами.

В следующем разделе описываются технологические операции над классами, упорядоченная последовательность которых и образует информационную технологию проектирования управляющих алгоритмов.

Предложенная методология реализована в программной системе "ГРАФКОНТ", состоящей из входного многоязыкового процессора, функционального и выходного процессоров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом диссертационной работы является решение комплексной научно -технической проблемы автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления для сложных технических систем с множеством дискретных состояний различного целевого назначения, имеющее важное народно - хозяйственное значение в части снижения себестоимости, сокращения сроков на проектирование, повышения сложности выполняемых системой целевых задач. Суть работы заключается в создании методологии автоматизированного проектирования, ба-

зирующейся на разработанном математическом аппарате, описывающем целевое

поведение системы, и разработке на ее основе информационной технологии проек-___________

тирования и документирования алгоритмов асинхронного управления.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем.

¡.Создана методология автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления, в основу которой положены разработанные автором математические модели и методы исследования технических систем с множеством дискретных состояний.

2.В качестве математической модели, описывающей поведение технической системы, в работе предложена стандартная схема. Предлагаемая модель применима для описания поведения систем различного целевого назначения. Протокол поведения системы в стандартной схеме однозначно описывает ее функционирование.

3.Введено понятие целевой задачи, выполнение которой определяет поведение системы.

4.Построено функциональное исчисление, являющееся теоретической основой допустимого множества целевых задач. Объектом исчисления является терм или целевая задача. Аксиоматика исчисления позволяет проводить эквивалентные преобразования над термами с целью минимизации его длины, позволяет контролировать правильность синтаксической конструкции терма.

5.Проведено параметрическое исследование термального описания целевой задачи. Оно показало, что проблема синтеза алгоритмов асинхронного управления алгоритмически неразрешима. Для однозначного ее решения требуется обращение к области интерпретации. Проведенное исследование доказывает сводимость термального описания целевой задачи к стандартной схеме.

6.Построенное множество управлений с операцией сложения позволяет ответить на вопрос о допустимости единого управления для совокупности целевых задач.

7. Разработаны два способа решения задачи асинхронного управления: последовательный (событийный) и термальный.

Предлагаемый термальный способ рассматривается впервые. Его применение не требует параметрического исследования терма. Схема управления заложена в структуру терма и удобна с точки зрения распараллеливания алгоритма управления.

8.Разработана информационная технология проектирования алгоритмов асинхронного управления путем создания классов объектов и технологических операций, преобразующих объекты одного класса в другой.

9.Разработано математическое, информационное, языковое и программное обеспечение информационной технологии автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления для технических систем с множеством дискретных состояний.

Ю.Средствами разработанной программной системы решена задача приведения КА в ориентированное положение.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1.Кадентьев A.A. Автоматизированный синтез алгоритмов асинхронного управления техническими системами с множеством дискретных состояний -Самара: СГАУ, 1998.208с, . , ч

2.Калентьев A.A. Введение в автоматизированное проектирование // Учебное пособие, г. Куйбышев, КуАИ, 1985г., 32с.

3.Калентьев A.A. Расширение класса проектных задач на вычислительной модели //Управляющие системы и машины, АН УССР, Наукова думка, г. Киев, №6, 1981г., с.101-104.

4.Калентьев A.A. Задача выбора оптимального ряда однородных объектов //Методы теории диф.уравнений и их приложение, сб.научн. трудов МАИ, г. Москва, 1975г., вып.339, с.45-52.

5.Калентьев A.A., Дубина С.М. Одна задача оптимизации при проведении автоматического контроля параметров // Автометрия СО АН СССР, г. Новосибирск, №2,1976г.

6.Гайсарян С.С., Калентьев A.A. Планирование вычислений на обобщенных вычислительных моделях //РЖ "Математика", г. Москва, №5,1977г., реф. № 5В642.

7.Гайсарян С.С., Калентьев A.A. Проблемный язык описания проектных задач //РЖ "Автоматика, телемеханика и вычислительная техника", г. Москва, №6,1977г., реф. №6А579.

8.Калентьев A.A., Штейнберг С.М. Решение проектных задач в системе модульного программирования //РЖ "Математика", г. Москва, №12, 1980г., реф. № 12В929Деп.

9.Калентьев A.A., Жаринова JI.A. Алгоритм построения области существования проектной задачи //ВИНИТИ "Депонир. рукописи", N3, 1985г., N 566ДЕП., г. Москва, с.40.

Ю.Калентьев A.A., Штейнберг С.М. Подсистема управления ППП в САПР // "Системы управления технологическими процессами", Межвуз.сб. трудов г. Новочеркасск, 1985г. с. 10.

11.Калентьев A.A., Жаринова Л.А., Лапатухин A.A. Оператор дифференцирования на вычислительной модели //ВИНИТИ "Депон. рукописи", N 3290-В86 от 07.05.86г., г. Москва, с.40.

12.Калентьев A.A. Алгебра управляющих алгоритмов для интеллектуальных систем // Интеллектуальные системы в машиностроении, ч.3.1.Материалы Всесоюзной НТК, г. Самара, 1991г.,с.108-111.

13.Калентьев A.A., Сафин М.И. Формирователь графической модели управляющего алгоритма // 5-й Всероссийский семинар по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, г. Самара, 1991г.

14.Калентьев A.A., Рыбакин М.Л. Интерактивный конструктор управляющих алгоритмов // 5-й Всероссийский семинар по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, г. Самара, 1991г.

15.Калентьев A.A., Тюгашев A.A. Формирование многовариантной модели управляющего алгоритма_// 5-й Всероссийский семинар по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, г. Самара, 1991г.

1 ö.Kalentjev A.A. Automated synthes of controlling algorythms // Russian-Chino symposium on astronavtical science and Technology, Pekin, 1992.

17.Калентьев A.A., Лихачев Ю.Д. Разработка алгоритмов формирования участков ВДО //Межвуз. сб. научных трудов "Математическое обеспечение САПР", г.Самара, 1989г.,с.З-10.

18.Калентьев A.A. Исчисление управляющих алгоритмов // Межвуз. сб. научных трудов "Математические методы и модели в САПР", г.Самара,1991г., с.4-10.

19.Калентьев A.A., Сыгуров Ю.М. Распределение задач в однородной многомашинной вычислительной системе при наличии затрат на межмашинный обмен // Межвуз. сб. научных трудов "Математические методы и модели в САПР", г.Самара, 1991г.,с.11-15.

20.Калентьев A.A. Технология описания бортовой аппаратуры под задачу синтеза ее алгоритмов управления //Российская H.T.K. "Информационно-управляющие и вычислительные комплексы на основе новых технологий", г.Санкт-Петербург,1992г.

21.Kalentjev A.A., Mochalov V.A., Ponomarjow D.V. Automated synthesis of control programs for space vehioles // Russian-Chino symposium on astronavtical science and Technology, Samara, 1992.

22.Калентьев A.A. Разработка метода представления и интерпретации информации в задаче проектирования бортового программного обеспечения // "Технологии и системы сбора, обработки и представления информации", Международная конференция, конгресс "Информационные коммуникации, сети, системы и технологии", МАИ, Тезисы докл.,г.Рязань,1993г.

23.Калентьев A.A. Разработка языковых средств при формализации описания бортовой аппаратуры // 6-й Всероссийский семинар с международным участием по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, г. Самара, 1993г.

24.Калентьев A.A. Разработка технологии представления знаний в задаче проектирования управляющих алгоритмов //"Перспективные информационные технологии в высшей школе", тезисы докл., г. Самара, 1993г.

25.Калентьев A.A. Информационная технология описания бортовой аппаратуры // 2-я Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы фундаментальных наук", г. Москва, 1994г.

26.Калентьев A.A. Технология описания бортовой аппаратуры для задачи программного управления //Управление движением и навигация летательных аппаратов, сб. трудов б-го Всероссийского научно-технического семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, ч.2, с.3-6, г. Самара, 1993г.

27.Калентьев A.A., Тюгашев A.A. Алгебраические модели и программные средства для проектирования алгоритмов управления бортовой аппаратурой // А к-

туальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем, Сб. докл. Международной НТК, г. Пенза, 1996.

28.Жаринова JI.A., Калентьев А.А. Автоматизированная система измерения телеметрических параметров //Приборы и системы управления, г. Москва, №5,1994г., с.31-33.

29.Калентьев А.А., Тюгашев А.А. Многовариантный синтез алгоритмов управления реального времени // 7-й Всероссийский семинар с международным участием по управлении) движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, г.Самара, 1995г.

30.Калентьев А.А., Тюгашев АА. Языковые средства системы автоматизированного синтеза алгоритмов управления реального времени //Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем, Сб. докл. Международной НТК, г.Пенза, 1996,с.22.

31.Kalentjev А.А. Description working rule of complex system by the giving target task // Processing of fourth Ukraine - Russia - China symposium on space science and technology, vol. П, 1996, p.841 -843.

32.Kalentjev A'.A. Conversion term- based description of target task to time sequence // Processing of fourth Ukraine - Russia - China symposium on space science and technology, vol. II, 1996, p.844-846.

33.Калентьев-А.А., "Тюгашев А.А. Построение текста управляющего алгоритма на базе многовходовой модели // 8-й Всероссийский семинар с международным участием по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, сборник научных трудов, г. Самара, 1997г.

34.Калентьев А.А., Тюгашев А.А. Проектирование управляющих алгоритмов средствами объектно-ориентированного программирования // 8-й Всероссийский семинар с международным участием по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, сборник научных трудов, г. Самара, 1997г.

35.Калентьев А.А., Построение закона функционирования системы, состоящей из п приборов // 8-й Всероссийский семинар с Международным участием по управлению движением и навигации летательных аппаратов, РАН, секция научного совета по проблемам управления движением и навигацией, сборник научных трудов, . г. Самара, 1997г.

Научно - технические отчеты и программная документация на систему автоматизированного проектирования бортовых алгоритмов управления КА (Система ГРАФКОНТ).

36.Калентьев А.А., Ладейнов С.В., Штейнберг С.М. Монитор расчетных задач //Отраслевой фонд алгоритмов и программ. Информационный бюллетень N 24r70, 1986г., г. Москва, с.99.

37.Разработка языковых и программных средств синтеза управляющих алгоритмов. Исчисление управляющих алгоритмов. Список исполнителей: Калентьев ,

A.A., Александров B.B., Яхонтова Е.Ю. и др. // Научно- технический отчет НТЦ "Наука", № гос. регистрации У62855,1989г., 70с.

387Автоматйзйрованная система согласования параметров программ управляющего алгоритма // Калентьев A.A., Зубайдулаева Е.А., Гос. фонд алгоритмов и программ, № 066.9000.196от 15.05.1990г. Рег.номер 589. 2068411. 00026-01.

39.Автоматизированный синтез управляющих алгоритмов. Список исполнителей: Калентьев A.A., Александров В.В. //Научно - технический отчет по целевой программе "Перспективные технологии в высшей школе", № гос. регистрации 01950006168, СГАУ, 1992г. 29с.

40.Разработка языковых и программных средств проектирования АСНИ на основе алгебраического подхода. Список исполнителей: Калентьев A.A., Тюгашев A.A. II Научно - технический отчет по целевой программе "Перспективные технологии в высшей школе", № гос. регистрации 01950006168, СГАУ, 1993г. 55с.

41.Разработка графического интерфейса для решения задач программного управления. Список исполнителей: Калентьев A.A., Тюгашев A.A. // Научно - технический отчет по целевой программе "Перспективные технологии в высшей школе", № гос. регистрации 01950006168, СГАУ, 1995г. 26с.

42.Разработка входного графического проблемно - ориентированного языка описания управляющих алгоритмов. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. // Научно- технический отчет НТЦ "Наука" по теме "Создание графического входного языка и транслятора с него в коды БВС для разработки программ комплексного функционирования", 1994г., 35с.

43.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема автоматизированной разработки алгоритмов. Руководство программиста. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1995г., 20с.

44.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема автоматизированной разработки алгоритмов. Описание программы. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. //Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1995г., 32с.

45.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема автоматизированной разработки программ. Руководство программиста. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. И Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1996г., 28с.

46.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема автоматизированной разработки программ. Описание программы. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. //Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1996г., 30с.

47.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема автоматизированной разработки программ. Текст программы. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1996г., 65с.

48.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема сопровождения алгоритмов. Руководство программиста. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Ника-норова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1997г., 23с.

49.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема сопровождения алгоритмов. Описание программы. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1997г., 25с.

50.Система "ГРАФКОНТ". Подсистема сопровождения алгоритмов. Текст программы. Список исполнителей: Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев! Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, НТЦ "Наука", 1997г., 17с.

Подписано в печать 2.11.98 г. Формат 60x84Хб ■ Бумага офсетная. Печать оперативная. Гарнитура "Тайме" Ус/т. печ. л. 2,12. Тираж 100 экз. Заказ 5.

^Отпечатано с готовых оригинал-макетов '" в типографии ООО "CMC" Лицензия ПЛД 67-33 от 03.02.97 г.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ.

1.1 Схема функционирования системы.

1.2 Интерпретация функционального базиса.

1.3 Стандартная схема базиса и ее реализации.

1.4 Определение целевой задачи.

1.5 Постановка задачи асинхронного управления.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ СИСТЕМЫ.

2.1 Функциональное исчисление.

2.2 Семантика термального описания целевой задачи.

2.3 Неформальная интерпретация термального описания целевой задачи.

2.4 Исследование термального описания целевой задачи.

2.4.1 Построение функции выполнимости.

2.4.2 Параметризация терма в логическом пространстве.

2.4.3 Построение временной последовательности для одного варианта.

2.4.4 Приведение терма к единой временной оси.

2.5 Определение протокола выполнения терма.

3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИИ АСИНХРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Построение функции управления.

3.2 Построение множества управлений.

3.3 Последовательное управление.

3.4 Термальное управление.

3.5 Управление функциональной задачей.

3.5.1 Интерпретация на временной оси.

3.5.2 Интерпретация в логическом пространстве.

3.5.3 Интерпретация в информационном пространстве.

3.5.4 Общая схема управления.

3.6 Управление термом вида Т=Т, СН ^.

3.6.1 Интерпретация на временной оси.

3.6.2 Интерпретация в логическом пространстве.

3.6.3 Интерпретация в информационном пространстве.

3.6.4 Общая схема управления.

3.7 Управление термом вида Т=Т; СК ^.

3.7.1 Интерпретация на временной оси.

3.7.2 Интерпретация в логическом пространстве.

3.7.3 Интерпретация в информационном пространстве.

3.7.4 Общая схема управления.

3.8 Управление термом вида Т-Т; ^.

3.8.1 Интерпретация на временной оси.

3.8.2 Интерпретация в логическом пространстве.ПО

3.8.3 Интерпретация в информационном пространсг. гве.

3.8.4 Общая схема управления.:.

3.9 Управление динамическим термом.

3.9.1 Интерпретация на временной оси.

3.9.2 Интерпретация в логическом пространстве.

3.9.3 Интерпретация в информационном пространстве.

3.9.4 Общая схема управления.

3.10 Построение функции управления составным термом.

4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ АСИНХРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Неймановская модель языков программирования.

4.2 Базовые команды внутреннего языка описания алгоритмов асинхронного управления.

4.3 Последовательный метод построения асинхронного алгоритма.

4.3.1 Формирование текста алгоритма управления.

4.4 Термальный метод построения асинхронного алгоритма.

4.4.1 Алгоритмизация функции управления функциональным элементом.

4.4.2 Алгоритмизация функции управления термом вида.

T=0iCH0j.

4.4.3 Алгоритмизация функции управления термом вида Т=Фі CK Ф/.

4.4.4 Алгоритмизация функции управления термом вида.

Т=ФІ-> Фу.

4.4.5 Алгоритмизация функции управления динамическим термом.

4.4.6 Алгоритмизация функции управления составным термом.

5 ЗАДАЧА ПРИВЕДЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

В ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ.

5.1 Основные положения.

5.2 Термальное описание асинхронного алгоритма.

5.3 Множество условий и допустимых вариантов целевой задачи.

5.4 Стандартная схема целевой задачи.

5.5 Функция управления целевой задачей.

5.6 Текст асинхронного алгоритма. Последовательный метод.

5.7 Временная диаграмма алгоритма управления.

5.8 Текст асинхронного алгоритма. Термальный метод.

6 ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ АСИНХРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ.

6.1 Задача проектирования алгоритмов асинхронного управления.

6.2 Задача автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления.

6.3 Технология автоматизированного проектирования.

6.3.1 Классы проекта.

6.3.2 Технологические операции.

6.3.3 Технологическая цепочка.

Диссертация посвящена решению комплексной научно технической проблемы автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления сложными техническими системами с множеством дискретных состояний, имеющей важное народно - хозяйственное значение в части снижения себестоимости, сокращения сроков на проектирование, повышения сложности решаемых системой целевых задач.

Ее решение заключается в выражении поведения системы посредством решаемой целевой задачи, а управления системой посредством управления целевой задачей.

Предлагаемые в работе математическая модель функционирования технической системы, целевая задача и функция управления системой, методы и алгоритмы управления являются новыми теоретическими положениями. На их основе разрабатывается система автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления (система ГРАФКОНТ).

Актуальность темы. Совершенствование средств микропроцессорной техники, элементной и конструктивной базы привело к созданию мощных микропроцессоров и на их основе микроЭВМ с большими вычислительными и логическими возможностями. Созданные на их основе контролирующие, управляющие и обрабатывающие комплексы, непосредственно встраиваемые в приборы, машины, системы, технологические установки и процессы, нашли широкое применение в качестве управляющих органов.

Универсальные программные средства превратили микро- ЭВМ в системные элементы объектов промышленной автоматики, связи, измерительной техники, управления транспортом. Стало возможным создание специализированных программируемых управляющих комплексов.

Дальнейшее развитие средств математического и программного обеспечения позволило от функций контроля, управления, обработки информации перейти к программированию функций диспетчера, планирующего выполнение системой целевых задач. В отличие от управляющих комплексов, выполняющих функции контроля и управления, здесь принципиально новым является использование его в роли программируемого координирующего органа, определяющего целевое поведение системы.

Под технической системой будем понимать объект, состоящий из п элементов, каждому из которых ставится в соответствие вектор входных и выходных переменных. Каждый элемент может включаться и завершать свою работу по одной из к альтернатив. Процесс включения и отключения элементов происходит в асинхронные (неравномерные) моменты времени. Системы, функционирование которых есть процесс смены ее состояний, назовем системами с множеством дискретных состояний. А алгоритмы планирования и управления такими системами назовем алгоритмами асинхронного управления.

Став элементом системы и взяв на себя функции координации и планирования, программируемый управляющий комплекс стал тем самым объектом самостоятельного исследования. Его основой является операционная среда, в рамках которой выполнение функций управления, контроля за поведением системы, обработки информации становится частью общей задачи целевого планирования. Такие программные комплексы можно проектировать для различных предметных областей, для систем различного целевого назначения.

Например, для космических аппаратов (КА) зондирования Земли такие комплексы [5, 71, 93] образуют сложную иерархическую структуру. На верхнем уровне это алгоритмы планирования (АП), которые по определенному в них правилу и исходным данным с наземного комплекса управления осуществляют планирование последовательности включения функциональных режимов, образующих следующий по порядку иерархический уровень. Эти алгоритмы обеспечивают комплексное функционирование подсистем и элементов КА при выполнении определенной целевой задачи либо их совокупности. При этом каждой целевой задаче соответствует свой алгоритм.

Следующий иерархический уровень образуют программы бортового программного обеспечения, обеспечивающие работу соответствующих подсистем бортового комплекса управления. Их включение производится как по определенной жесткой временной диаграмме, так и условиям, истинность которых определяется на множестве данных по результатам собственного анализа.

Функциональные программы, образующие следующий уровень иерархии, выполняют расчет данных для работы подсистем КА, управления БА, формирования контрольной информации о работе подсистем БА.

Трудоемкость создания таких комплексов отражается в технологии их проектирования. В работе [71, 79] приводятся экспериментальные данные трудоемкости создания бортового программного обеспечения по этапам его жизненного цикла в %, сведенные в таблицу!.

Таблица 1

Проектирование алгоритмов 21

Программирование 10

Автономная отладка программ 24

Комплексная отладка 33

Сопровождение в эксплуатации в течение пяти лет 12

Как видно из этой таблицы первые три этапа требуют более 50% трудоемкости.

Именно такие программируемые управляющие комплексы являются объектом исследования в данной работе. Их проектирование сводится к разработке алгоритмов управления элементами системы, согласованное выполнение которых приводит к решению заданной целевой задачи (ЦЗ).

Вопросы их проектирования являются сложной комплексной проблемой, опирающейся на научные теории и законы: теорию дискретных систем управления, теорию алгоритмов и конечных автоматов, законы логического управления, законы функционирования систем реального времени, теорию взаимодействующих процессов.

Высокая стоимость разработки таких алгоритмов определяется стоимостью создания качественного и надежного программного продукта и стимулирует развитие как теоретических основ проектирования, так и создание теоретически обоснованных и практически применяемых методов и средств, поддерживаемых автоматизированными инструментальными системами.

Программа для ЭВМ как объект исследования сама по себе является теоретически сложной и практически трудоемкой задачей. Алгоритмы управления, являясь программой для ЭВМ, дополнительно включают в себя свойства работы в реальном времени, в логическом пространстве большой размерности, в сложном информационном пространстве.

В отечественных и зарубежных изданиях имеется литература отдельно по проектированию логического управления [18, 20, 30, 104, 105], по синтезу управляющих автоматов [25, 26, 77, 104], по разработке трансляторов с алгоритмических языков [12, 15, 17, 70, 82, 90, 101], по системам реального времени [71, 94, 95, 106], по теории алгоритмов [73, 80, 110, 111], по взаимодействующим процессам [13, 96, 99].

Современная технология программирования строится на том, что программа решения некоторой задачи описывается не на машинном языке, а на языке, достаточно близком к естественной формулировке задачи. Такой способ общения с вычислительной машиной с необходимостью включает этап трансляции [12, 17, 70, 82], задачей которого является автоматическое превращение текста программы на некотором языке программирования в семантически эквивалентный ему текст на машинном языке. Являясь неотъемлемой частью общесистемного программного обеспечения, трансляторы являются также и частью проблемно и объектно - ориентированных систем.

В работах [18, 20, 30, 105] рассматриваются только вопросы создания систем логического управления (СЛУ). В качестве математических моделей СЛУ используются теоретико-множественные, логические, графовые, лингвистические, автоматные модели. Алгоритм проектирования СЛУ состоит из двух частей: порождение вариантов и их оценка. Порождение вариантов осуществляется синтаксическими средствами, а их оценка основывается на эвристике, асимптотике или характеризации модельных преобразований. Из всех этапов наиболее трудоемким и наименее разработанным является алгоритмический этап. Это связано с тем, что на нем осуществляется переход от неформального описания исследуемого процесса к формализованному. С этой целью создаются входные языки, позволяющие в каком- то приближении описать исследуемый процесс. В язык вводятся средства для описания последовательных, параллельных, циклических и условных процессов.

После его трансляции и семантической интерпретации на этапе анализа можно утверждать об адекватности построенной модели решаемой задаче. В противном случае модель изменяется и процесс описания повторяется. В предлагаемых математических моделях по умолчанию задается порядок временного взаимодействия всех объектов, т.е. введением последовательного, параллельного и циклического процессов вводится временная ось. При большом числе объектов описание такого взаимодействия довольно трудоемко.

Проблема увязки всех этапов, систематизации сведений об объекте проектирования и комплексной схеме проектирования мало освещена в литературе. Практически отсутствуют схемы проектирования систем реального времени для динамических объектов в логическом пространстве, отсутствует согласование работы динамических объектов в информационном пространстве. Открытость перечисленных вопросов объясняется еще и отсутствием единой теоретической базы на объект исследования - управляющий алгоритм.

Сложность перечисленных задач усугубляется существующей методикой проектирования, характеризуемой слабой формализацией задачи проектирования на различных ее этапах. Материалы по логике управления носят описательный декларативный характер.

Учитывая многоцелевой характер работы системы становится очевидным актуальность проблемы синтеза алгоритмов управления и, как следствие, автоматизация этого процесса.

С учетом требований высокой надежности, с ростом числа целевых задач и их усложнением, ограниченностью ресурсов ЭВМ, дороговизны аппаратуры и отсутствия оперативного вмешательства лица, принимающего решение в нештатных ситуациях, проблема автоматизированного синтеза алгоритмов управления является особенно актуальной.

Несмотря на впечатляющий прогресс вычислительной техники и "хороший сервис ", предоставляемый новыми языками программирования, операционными системами, программисту все еще приходится тратить много времени и усилий на рутинную работу по всему пути прохождения задачи от ее математической постановки до получения окончательного результата. Синтез алгоритма управления сложной системой для решения целевой задачи относится к классу задач, объем и сложность которых приближается к "порогу осуществимости" [8, 11, 16, 23, 27, 83, 85, 86], т.е. к проекту, разрабатываемому совместным крупным коллективом как специалистов в заданной предметной области, так и разработчиков программного обеспечения. Единственный путь преодоления возникающих проблем - всесторонняя автоматизация проектирования.

Автоматизация проектирования - область прикладных исследований, обусловленная необходимостью внедрения современных математических методов и средств вычислительной техники в проектирование систем и объектов. Она объединяет два основных направления работ: построение общей теории проектирования сложных систем и разработку систем автоматизированного проектирования на базе современной вычислительной техники [14].

Первое направление включает: формирование математического аппарата, пригодного для описания объекта проектирования и среды его функционирования; создание на основе этого аппарата математической модели объекта проектирования и среды, в которой он будет функционировать; разработку методов принятия проектно-конструкторских решений, цель которых - создание объекта с заданными свойствами. Второе направление включает работы по созданию объектно - ориентированных программных систем, реализующих определенную технологию проектирования, удовлетворяющую требованиям общей теории проектирования.

Создание систем автоматизированного проектирования ведет к созданию новых информационных технологий, суть которых состоит в возможности рассматривать совокупность этапов проектирования как единую задачу во всей сложности ее внутренних взаимосвязей. Реализация такой технологии предполагает наличие мощной вычислительной базы и математического и программного обеспечения высокого уровня.

Новые информационные технологии предъявляют высокие требования к уровню инженерной подготовки - позволяют концентрировать усилия инженера на решении творческих проблем в вопросах интерпретации результатов расчетов средствами мощного программного интерфейса.

Перечисленные требования к объекту исследований и стремление предоставить в распоряжение пользователя инструментальные средства, не требующие профессиональных знаний по программированию, определяют проблему автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления.

Ее решение позволит создать методологию автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления и на ее основе создавать новые информационные технологии для задач асинхронного управления в системах различного целевого назначения. Такие технологии отличаются от существующих:

-наличием математической модели процесса функционирования системы в виде асинхронного протокола ее поведения; -наличием строгой формализации целевой задачи через функциональное исчисление;

-наличием фиксированных правил интерпретации элементов системы во времени, в логическом и информационном пространствах; -наличием строгого соответствия между целевой задачей и функцией ее управления;

-наличием доступных для конструктора языковых текстовых (формульных) и графических средств описания предметной области; -наличием единого информационного пространства как для элементов системы, так и для их функций управления. В рамках разработанной технологии: -создается функциональный базис, являющийся элементной основой проектируемой системы;

-описывается множество целевых задач, решаемых системой в заданном функциональном базисе и допустимых в пределах заданных правил интерпретации;

-проектируются алгоритмы асинхронного управления элементами системы, согласованное выполнение которых приводит к решению целевой задачи;

-формируются исходные данные для задачи планирования (построения допустимого расписания).

Целью исследований является разработка методологии автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления (ААУ) для систем с множеством дискретных состояний и на ее основе создание новой информационной технологии проектирования ААУ, а также разработка методов, алгоритмов и инструментальных программных средств автоматизированного конструирования алгоритмов управления.

Задачи исследования обусловлены поставленной целью и включают в себя:

-разработку математической модели функционирования системы; -разработку функционального исчисления как теоретической основы формализованного описания целевых задач;

-разработку математического аппарата параметрического исследования целевой задачи с целью ее декомпозиции по элементам системы;

-разработку методов и средств построения функции управления целевой задачей и как следствие, алгоритмов асинхронного управления;

-разработку математического аппарата проектирования ААУ по заданной функции управления;

-разработку языковых и программных средств конструирования управляющих алгоритмов;

-разработку информационной технологии синтеза алгоритмов асинхронного управления.

Методы исследований, примененные в диссертации, включают в себя методы теории управляющих систем, алгебраических систем, общей и булевой алгебры, теории дискретных систем управления, систем реального времени, теории графов, теории алгоритмов и алгоритмических языков.

Новизна исследований заключается:

- в создании математической модели функционирования системы;

- в разработке функционального исчисления как теоретической основы формализованного описания целевых задач; в создании математического аппарата параметрического исследования целевой задачи;

- в разработке методов формирования функции и алгоритмов управления для решения целевой задачи;

- в создании новой информационной технологии проектирования алгоритмов управления.

Научная значимость работы заключается в том, что -создана математическая модель функционирования системы, однозначно определяющая поведение системы на области интерпретации путем задания протокола смены состояний системы; -созданная модель является инвариантной для технических систем различной ориентации, отражает их целевое поведение и является основой построения функции управления;

-созданное функциональное исчисление на множестве всех законов функционирования выделяет соответствующее базису допустимое подмножество целевых задач;

-разработанный математический аппарат параметрических преобразований является основой методов и средств автоматизированного синтеза ААУ;

-совокупность разработанных моделей и методов является основой методики автоматизированного синтеза алгоритмов асинхронного управления;

-созданная информационная технология автоматизированного проектирования программ управления является открытой системой и допускает расширение множества решаемых (управляемых) целевых задач за счет новых элементов функционального базиса.

Практическая значимость полученных результатов заключается

-в создании инструментальной системы автоматизированного проектирования бортовых алгоритмов управления для беспилотных летательных аппаратов;

-в создании математического обеспечения, описывающего объект проектирования и среду его функционирования;

-в создании лингвистического обеспечения для описания пользователем - конструктором целевой задачи, характеризующегося высоким уровнем объектной ориентации и развитым пользовательским интерфейсом; -в создании программного обеспечения формирования полной конструкторской документации на спроектированные бортовые алгоритмы асинхронного управления. Работа выполнялась по программам: -республиканская научно- техническая программа "Информатизация образования и науки РСФСР", 1991г.;

-российская научно-техническая программа "Информатизация образования" (целевая подпрограмма "Автоматизированные системы научных исследований"), 1992г.;

-российская научно-техническая программа "Информатизация образования России" (подпрограмма "Информатизация научных исследований"), 1993г.

-межвузовская научно- техническая программа "Перспективные информационные технологии в высшей школе", 1994г.

-межвузовская научно- техническая программа "Перспективные информационные технологии в высшей школе", 1995г.

Апробация работы проводилась: -на всесоюзной н/т конференции "Интеллектуальные системы в машиностроении", г. Самара, 10-14 июня 1991г.

-на всероссийской н/т конференции с международным участием "Информационно - управляющие и вычислительные комплексы на основе новых технологий", г. Санкт-Петербург, 04-09 сентября 1992г. -на Втором российско-китайском симпозиуме по космической науке и технике, г. Самара, 01-04 июля 1992г.

-на российской н/т конференции "Перспективные информационные технологии в высшей школе", г. Самара, 1993г.

-на Второй международной н/т конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук", г. Москва, 24-28 января 1994г. -на всероссийской научной школе по компьютерной алгебре, логике, интеллектному управлению и проблемам анализа стратегической стабильности, г. Иркутск, 1994г.

-на всероссийском семинаре с международным участием по управлению движением и навигации летательных аппаратов, г. Самара, 1993, 1995, 1997г.г.

-на V межвузовской научной конференции по математическому моделированию и краевым задачам, г. Самара, 1995г.

-на I поволжской н/т конференции по научно- исследовательским разработкам и высоким технологиям двойного применения, г. Самара,

1995г.

-на международных н/т конференциях по актуальным проблемам анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем, г. Пенза, 1995, 1996, 1998г.г.

-на IV украино- российско- китайском симпозиуме по компьютерным методам и технологиям, г. Киев, 12-17 сентября 1996г.

Реализация результатов связана с использованием: -технологии автоматизированного синтеза бортовых алгоритмов управления для перспективных космических аппаратов в работах, проводимых в ЦСКБ;

-методов и алгоритмов параметрического исследования функции управления для задач планирования в режиме реального времени; -методики автоматизированного синтеза ААУ в задаче выбора способа асинхронного управления: термального или последовательного; -функционального исчисления как средства описания полного допустимого множества целевых задач;

-информационного и программного обеспечения технологии автоматизированного синтеза для расчета равномерной по времени загрузки процессора бортовой вычислительной системы; -методики автоматизированного синтеза ААУ в учебном процессе СГАУ в курсах "Математическое обеспечение систем автоматизированного проектирования", "Математические модели объектов авиационно-космической техники", в курсовом и дипломном проектировании студентов СГАУ факультета информатики.

Публикации. По материалам выполненных работ и проведенных исследований опубликовано 40 научных работ.

Работы [32, 33, 41, 46, 52, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 67, 68, 126, 128, 129] выполнены автором единолично (главы 1,2). В работах [45, 49, 64, 68, 128, 129] проводится исследование функции управления термом целевой задачи (главаЗ). В работе [55] ему принадлежат материалы по созданию математической модели алгоритма управления (глава 4). В работах [56, 58, 59, 60, 61, 64, 68] ему принадлежат материалы по принципам построения, функциям и составу программ технологии автоматизированного синтеза ААУ (глава 5).

В работах [37, 38, 39, 40, 42] автор выступает в роли научного руководителя. В них соавторам принадлежит решение частных исследовательских задач, разработка программ, проведение машинных экспериментов и обработка результатов.

В работах [44, 47] автор формирует тематические сборники научных трудов по работам Поволжского региона с участием ученых Московских вузов. В работе [51] автором формируется информационная модель ААУ и алгоритмы ее исследования. В работе [53] автором ставится задача планирования для однородной многомашинной вычислительной системы.

Содержание диссертации. Основной текст состоит из шести разделов.

Выводы к главе 6.

1 .В данном разделе разработана информационная технология проектирования алгоритмов асинхронного управления на основе созданного математического аппарата описания и исследования целевой задачи.

2.Элементной базой автоматизированной технологии являются классы объектов. Они состоят из исходных объектов, вводимых пользователем в качестве начальных данных; объектов внутрисистемного представления, формируемых функциональным процессором; выходных объектов, образующих комплект проектной документации на объект проектирования - асинхронный алгоритм управления целевой задачей.

3.Разработан носитель информационной технологии технологические операции, осуществляющие переход от объектов одного класса к объектам другого класса и отражающие этапы процесса проектирования.

4.Информационная технология проектирования определена в работе как программная система, содержащая средства предметно -ориентированного описания исходных и результирующих данных вместе с заданным на ней порядком выполнения технологических операций.

5.Разработанная и реализованная объектно-ориентированная программная система "ГРАФКОНТ" позволяет создавать алгоритмы асинхронного управления для режимов космического аппарата зондирования Земли. Структурно программная система состоит из входного процессора, функционального и выходного процессоров.

6.Разработан и реализован входной проблемно - ориентированный язык и транслятор с него, преобразующий тексты с описанием целевых задач во внутренние системные таблицы, образом которых являются классы проекта.

7.Разработан и реализован функциональный процессор, формирующий асинхронную последовательность моментов смены состояний, множество состояний для каждого момента времени и соответствующий алгоритм управления.

8.Разработан и реализован выходной процессор, формирующий проектную документацию в виде блок - схем и временных диаграмм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом диссертационной работы является решение комплексной научно - технической проблемы автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления для сложных технических систем с множеством дискретных состояний, имеющее важное народно - хозяйственное значение в части снижения себестоимости, сокращения сроков на проектирование, повышения сложности выполняемых системой целевых задач. Суть работы заключается в создании методологии автоматизированного проектирования, базирующейся на разработанном математическом аппарате, описывающем целевое поведение системы, и разработке на ее основе информационной технологии проектирования и документирования алгоритмов асинхронного управления.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем.

1.Создана методология автоматизированного проектирования алгоритмов асинхронного управления, в основу которой положены разработанные автором математические модели и методы исследования технических систем с множеством дискретных состояний.

2.В качестве математической модели, описывающей поведение технической системы, в работе предлагается стандартная схема. Предлагаемая модель применима для описания поведения систем различного целевого назначения. Протокол поведения системы в стандартной схеме однозначно описывает ее функционирование.

3 .Введено понятие целевой задачи, выполнение которой определяет поведение системы.

4.Построено функциональное исчисление, являющееся теоретической основой допустимого множества целевых задач. Объектом исчисления является терм или целевая задача. Аксиоматика исчисления позволяет проводить эквивалентные преобразования над термами с целью минимизации его длины, позволяет контролировать правильность синтаксической конструкции терма.

5.Проведено параметрическое исследование термального описания целевой задачи. Оно показало, что проблема синтеза алгоритмов асинхронного управления алгоритмически неразрешима и для однозначного ее решения требуется обращение к области интерпретации. Проведенное исследование доказывает сводимость термального описания целевой задачи к стандартной схеме.

6.Построенное множество управлений с операцией сложения позволяет ответить на вопрос о допустимости единого управления для совокупности целевых задач.

7.Разработаны два способа решения задачи асинхронного управления: последовательный (событийный) и термальный.

Предлагаемый термальный способ управления рассматривается впервые. Его применение не требует параметрического исследования терма. Схема управления заложена в структуру терма и удобна с точки зрения распараллеливания алгоритма управления.

8.Разработана информационная технология проектирования алгоритмов асинхронного управления путем создания классов объектов, образующих функционально полное описание предметной области и технологических операций, преобразующих объекты одного класса в другой. Технология представлена совокупностью введенных технологических операций, частично упорядоченной по выполнению. Она позволяет проектировать алгоритмы асинхронного управления для технических систем, заданных своим функциональным базисом.

1. Авдуевский B.C., Успенский Г.Р. Народнохозяйственные и научные космические комплексы -М.: Машиностроение, 1985. 416с.

2. Аверин H.A. и др. Автоматизация проектирования ПО АСУТП -JL: ЛДНТП, 1982. 16с.

3. Автоматизация программирования: Сб. статей АН СССР, ВЦ АН СССР -М.: Наука, 1988. 71с.

4. Автоматизированное проектирование математического и информационного обеспечения АСУТП// Сб. науч. трудов -М.: Энергоатомиздат, 1988. 50с.

5. Аншаков Г.П., Мостовой Я.А. Актуальные вопросы автоматизации разработки программного обеспечения встроенных управляющих ЦВМ (ВУЦВМ) реального времени // Известия АН РФ, Техническая кибернетика. 1992. №3. С.98-104.

6. Арсеньев Ю.Н., Журавлев В.М. Проектирование систем логического управления на микропроцессорных средствах -М.: Высшая школа, 1991. 319с.

7. Афанасьев В.Н. Математическая теория конструирования систем управления -М.: ВШ, 1989. 314с.

8. Бетелин В.Б. Системы автоматизации труда программиста -М.: Наука, 1990. 174с.

9. Биркгоф Г. Теория решеток -М.: Наука, гл. ред. физ.-мат.литературы, 1984. 564с.

10. Ю.Бежанова М.М., Москвина Л.А. Система построения и функционирования пакетов программ. // Программирование. 1982. № 2. С.45-53.

11. П.Борисов В.М. Разработка пакетов прикладных программ вычислительного типа -М.: МГУ, 1990. 124с.

12. Братчиков И.Л. Синтаксис языков программирования -М.: Наука, 1975. 232с.

13. Вальковский В.А. Распараллеливание алгоритмов и программ. Структурный подход -М.: Радио и связь, 1989. 175с.

14. М.Вязгин В.А., Федоров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования -М.: Высшая школа, 1989. 184с.

15. Гайсарян С.С., Ластовецкий А.Л. Алгебраическая модель неймановских языков программирования // Программирование, 1984. №6. С. 1222.

16. Гайсарян С.С., Зайцев В.Е. Система автоматизации научно-технических расчетов с помощью ППП//В сб. Материалы учебно-практического Всесоюзного семинара по комплексам программ математической физики, Новосибирск, ИТПМ СО АН СССР, 1982.

17. Глушков В.М., Цейтлин Г.Е., Ющенко Е.Л. Алгебра. Языки. Программирование -Киев: Наукова думка АН УССР, 1978, 318с.

18. Горбатов В.А., Поспелов Д.А. Новые информационные техноло-гии//Материалы семинара "Новые информационные технологии в планировании производства" -М., 1991. С.3-7.

19. Горбатов В.А. Основы дискретной математики -М.: Высшая школа, 1986. 311с.

20. Горбатов В.А., и др. САПР систем логического управления -М.: Энергоатомиздат, 1988. 231с.

21. Гретцер Г. Общая теория решеток -М.: Мир, 1982. 252с.

22. Дмитриев А.К., Мальцев П.А. Основы теории построения и контроля сложных систем -Л.: Энергоатомиздат, Ленинградск. отд-ние., 1988. 192с.

23. Дулин С.К., Родин С.Р. Методология проектирования информационных систем -М.: Наука, 1990. 150с.

24. Калентьев A.A. Расширение класса проектных задач на вычислительной модели //Управляющие системы и машины: -Киев: Наукова думка АН УССР, 1981. №6. С. 101-104.

25. Калентьев A.A. Задача выбора оптимального ряда однородных объектов //Методы теории диф.уравнений и их приложение: сб. науч. трудов МАИ. -М., 1975. Вып.339. С.45-52.

26. Калентьев A.A., Дубина С.М. Одна задача оптимизации при проведении автоматического контроля параметров // Автометрия СО АН СССР -Новосибирск, 1976. №2.

27. Гайсарян С.С., Калентьев A.A. Планирование вычислений на обобщенных вычислительных моделях //РЖ "Математика" -М., 1977. №5. Реф. № 5В642.

28. Гайсарян С.С., Калентьев A.A. Проблемный язык описания проектных задач //РЖ "Автоматика, телемеханика и вычислительная техника": -М., 1977. №6. Реф. № 6А579.

29. Калентьев A.A., Штейнберг С.М. Решение проектных задач в системе модульного программирования //РЖ "Математика", -М., 1980. №12. Реф. № 12В929Деп.

30. Калентьев A.A., Жаринова JI.A. Алгоритм построения области существования проектной задачи //ВИНИТИ "Депонир. рукописи" -М., 1985. №3.№566Деп.

31. Калентьев A.A., Штейнберг С.М. Подсистема управления ППП в САПР // "Системы управления технологическими процессами": Межвуз. сб. науч. трудов. -Новочеркасск, 1985. С. 10.

32. Калентьев A.A., Жаринова Л.А., Лапатухин A.A. Оператор дифференцирования на вычислительной модели //ВИНИТИ "Депон. рукописи" -М., № 3290-В86 от 07.05.86г. 40с.

33. Калентьев A.A. Введение в автоматизированное проектирование // Учебное пособие -Куйбышев: КуАИ, 1985. 32с.

34. Калентьев A.A., Ладейнов C.B., Штейнберг С.М. Монитор расчетных задач //Отраслевой фонд алгоритмов и программ. -М.: Информационный бюллетень, 1986. № 24-70. С.99.

35. Калентьев A.A. Входной проблемно-ориентированный язык описания математических моделей // Метод, указания -Куйбышев: КуАИ, 1989. 34с.

36. Математическое обеспечение САПР // Межвуз. сб. науч. трудов, ответств. редактор Калентьев A.A.: -Самара, 1989. 160с.

37. Автоматизированная система согласования параметров программ управляющего алгоритма // Калентьев A.A., Зубайдулаева Е.А., Гос. фонд алгоритмов и программ, № 066.9000.196 от 15.05.1990г. Per. номер 589. 2068411. 00026 01.

38. Калентьев A.A. Алгебра управляющих алгоритмов для интеллектуальных систем //Интеллектуальные системы в машиностроении, ч.3.1. Материалы Всесоюзной НТК: -Самара, 1991. С. 108-111.

39. Математические методы и модели в САПР // Межвуз. сб. науч. трудов, ответств. редактор Калентьев A.A.: -Самара, 1991. 108с.

40. Калентьев A.A., Лихачев Ю.Д. Разработка алгоритмов формирования участков ВДО //Межвуз. сб. науч. трудов "Математическое обеспечение САПР": -Самара, 1989. С.3-10.

41. Калентьев A.A. Исчисление управляющих алгоритмов //Межвуз. сб. науч. трудов "Математические методы и моде-ли в САПР": -Самара, 1991. С.4-10.

42. Калентьев A.A., Сыгуров Ю.М. Распределение задач в однородной многомашинной вычислительной системе при наличии затрат на межмашинный обмен //Межвуз. сб. науч. трудов "Математические методы и модели в САПР": -Самара, 1991. С.11-15.

43. Калентьев A.A. Технология описания бортовой аппаратуры под задачу синтеза ее алгоритмов управления // Российская H.T.K. "Информационно-управляющие и вычислительные комплексы на основе новых технологий": -Спб, 1992.

44. Калентьев A.A. Разработка технологии представления знаний в задаче проектирования управляющих алгоритмов //"Перспективные информационные технологии в высшей школе", тезисы докл.: -Самара, 1993.

45. Калентьев A.A. Информационная технология описания бортовой аппаратуры // 2-я Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы фундаментальных наук": -М., 1994.

46. Калентьев A.A. Автоматизированный синтез алгоритмов асинхронного управления техническими системами с множеством дискретных состояний -Самара: СГАУ, 1998. 208с.

47. Капитонова Ю.В., Летичевский A.A. Математическая теория проектирования вычислительных систем -М.: Наука, 1988. 295с.

48. Касьянов В.Н., Поттосин И.В. Методы построения трансляторов -Новосибирск: Наука, сиб. отд-ние, 1986. 344с.

49. Козлов Д.И., Аншаков Г.П., Мостовой Я.А., Соллогуб A.B. Управление космическими аппаратами зондирования Земли. Компьютерные технологии -М.: Машиностроение, 1998. 368с.

50. Котов В.Е. Сети Петри -М.: Наука, 1984. 159с.

51. Котов В.Е. Введение в теорию схем программ -Новосибирск: Наука, сиб. отд-ние, 1978. 256с.

52. Кравчук В.В. Формирование графических изображений в автоматизированном конструировании многосвязных деталей //Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Куйбышев: КуАИ, 1987. 115с.

53. Краснощеков П.С., Петров A.A. Принципы построения моделей -М.: МГУ, 1983. 264с.

54. Ладейнов C.B. Автоматизированный синтез электросхем бортовой системы передачи телеметрической информации логико- геометрическими средствами//Автореферат дисс. на соискание уч. ст. к.т.н.: -Самара, 1991. 16с.

55. Лазарев В.Г., Пийль Е.И. Синтез управляющих автоматов -М.: 1984. 192с.

56. Липаев В.В. Тестирование программ -М.: Радио и связь, 1986. 169с.

57. Липаев В.В., Колин К.К., Серебровский Л.А. Математическое обеспечение управляющих ЦВМ -М.: Советское радио, 1972. 312с.

58. Ляпунов A.A. О логических схемах программ// Проблемы кибернетики -М.: Физ. мат. литер., 1958. Вып.1. С.46-75.

59. Мальцев А.И. Алгебраические системы -М.: Наука, гл. ред. физ.- мат. литературы, 1970. 392с.

60. Маркус С. Теоретико- множественные модели языков -М.: Наука, 1970. 332с.

61. Мейер Б., Бодуэн К. Методы программирования -М.: Мир, 1982. Т.1,2.

62. Мисевич П.В. Разработка инструментальных средств автоматизации проектирования систем автоматического управления на персональных ЭВМ. Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. к.т.н. //Нижегородский политехи, ин-т, 1992. 16с.

63. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР -М.: ВШ, 1990. 335с.

64. Основы синтеза структуры сложных систем -М.: Наука, 1982. 200с.

65. ГІЛОТКИН Б.И. Универсальная алгебра, алгебраическая логика и базы данных -М.: Наука, 1991. 448с.

66. Рвачев A.A. Математика и семантика. Номинализм как интерпретация математики -Киев: Наукова думка, 1966. 80с.

67. Сван Т. Программирование для Windows на Borland С++ -М.: БИНОМ, Пер. с англ., 1995. 480с.

68. Семантика языков программирования -М.: Мир, сб. статей, 1980. 394с.

69. Скляров В.А. Программирование на языках ,Си и Си++ -М.: ВШ, 1996. 240с.

70. Смальян Р. Теория формальных систем -М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. литер., 1981. 207с.

71. Соллогуб A.B. Аншаков Г.П. Данилов В.В. Космические аппараты систем зондирования поверхности Земли. Под ред. Д.И. Козлова -М.: Машиностроение, 1993. 367с.

72. Сушков Б.Г. Проблемы проектирования вычислительных систем реального времени// Теория и реализация систем реального времени, сб. тр. ВЦ АН СССР -М., 1984. С.4-12.

73. Срагович Г.В., Сушков Б.Г. Реализация управляющей программы системы реального времени// Теория и реализация систем реального времени, сб. тр. ВЦ АН СССР -М., 1984. С.99-104.

74. Трахтенгерц Э.А. Программное обеспечение параллельных процессов //АН СССР, Ин-т проблем управления -М.: Наука, 1987. 271с.

75. Фейсон Т. Объектно- ориентированное программирование на Borland С++ 4.5 -Киев: Диалектика, 1996. 544с.

76. Фрид Э. Элементарное введение в абстрактную алгебру -М.: Мир, 1979. 260с.

77. Хоар Ч. Взаимодействующие последовательные процессы -М.: Мир, 1989. 264с.

78. ЮО.Хубка В. Теория технических систем -М.: Мир, 1987. 208с.

79. Шоу А. Логическое проектирование операционных систем М.: Мир, 1981.360с.

80. Шрейдер Ю.А. Системы и модели -М.: Радио и связь, 1982. 152с.

81. ЮЗ.Шрейдер Ю.А. Равенство, сходство, порядок -М.: Наука, гл. ред.физ. -мат. литер. 1971. 254с.

82. Юдицкий С.А., Магерут В.З. Логическое управление дискретными процессами: модели, анализ, синтез -М.: Машиностроение, 1987. 175с.

83. Языки логического управления -Минск: Наука и техника, 1975. 207с.

84. Янг С. Дж. Алгоритмические языки реального времени -М.: Мир, 1985. 378с.

85. Ю7.Языки и параллельные ЭВМ. Сб. статей ВЦ АН СССР -М.: Наука, 1990.317с.

86. Ю8.Языки программирования -М.: Мир, Пер. с англ., 1972. 406с.

87. Янов Ю.И. О равносильности и преобразованиях схем программ //Доклады АН СССР, 1957. Т.113. №1. С.39-42.

88. Ю.Янов Ю.И. О логических схемах алгоритмов// Проблемы кибернетики -М.: Физматгиз, 1958. Вып.1. С.75-127.

89. Автоматизированный синтез управляющих алгоритмов //Научно -технический отчет по целевой программе "Перспективные технологии в высшей школе", № гос. регистрации 01950006168/ Калентьев A.A., Александров В.В. -Самара: СГАУ, 1992. 29с.

90. Система "ГРАФКОНТ". Подсистема сопровождения алгоритмов. Руководство программиста // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. -Самара: НТЦ "Наука", 1997. 23с.

91. Система "ГРАФКОНТ". Подсистема сопровождения алгоритмов. Описание программы // Отраслевой фонд алгоритмов и программ /Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. -Самара: НТЦ "Наука", 1997. 25с.

92. Система "ГРАФКОНТ". Подсистема сопровождения алгоритмов. Текст программы // Отраслевой фонд алгоритмов и программ, Калентьев A.A., Мостовой Я.А., Никанорова Н.С., Николаев Ю.А., Ендуткина Л.И., Тюгашев A.A. -Самара: НТЦ "Наука", 1997. 17с.

93. Kalentjev A.A. Automated synthes of controlling algorythms // Russian-Chino symposium on astronavtical science and Technology, Pekin, 1992.

94. Kalentjev A.A., Mochalov V.A., Ponomarjow D.V. Automated synthesis of control programs for space vehioles // Russian-Chino symposium on astronavtical science and Technology, Samara, 1992.

95. Kalentjev A.A. Description working rule of complex system by the giving target task // Processing of fourth Ukraine Russia - China symposium on space science and technology, vol. II, 1996, p.841-843.

96. Kalentjev A.A. Conversion term- based description of target task to time sequence // Processing of fourth Ukraine Russia - China symposium on space science and technology, vol. II, 1996, p.844-846.

97. A parallel object- oriented language. Dessign and semantic foundation. / America P.H.M., Rutten JJP // Reports Cent. Math, and Computer Sciences- 1989 pp 1-44.

98. Critical analisys of tools for CASE / Crosier M, Glass D, Hughes J, Johnston W, Mc Chessney I // Inf. and Software Technologies 1989 - N9 pp 486- 496.

99. Csl: A class specification language for object - oriented design / Bucci G, Cechini R, Bimpo A // Microprocessing and microprogramming - 1990- 28-N1 pp 201- 204.

100. Debugging and monitoring highly parallel systems with GRIP / Venables P.J. Zeda H // Microprocessing and microprogramming -1990-28-N1 pp 79-84.

101. Evolution towards specifications environment: expierences wyth syntax editors / Zelcomitch M. V. // Inf. and Software Technologies-1990-3 2-N3 pp 191-198.

102. Graphical tool for computer aided prototyping / Lugi, Barnes P. D. Lyda M //Inf. and Software Technologies-1990-32- N3 pp 199-206.

103. Priorities in process algebras / Cleaveland Ranee, Henneysey Matthew // Inf. and Computers-1990-87-N1 -2 pp 58-77.

104. The object oriented structured design notation for software design representation / Wasserman A, Pircher P, Muller R. // Computer -1990-23-N3 pp 50-63.

105. STATEMATE: A working environment for the development of complex reactive systems / Hatel D, Lachover H, Naamad A, Paveli A, etc. // IEEE Trans. Software Engineering-1990-16-N4 pp 403-444.

106. Annevelink I., Dewilde P. Object oriented date management based on abstract date types /Software Pract. And Exper, 1987, 17, N 11, 757-782.

107. De Wolf J.B. Reguirements specification and preliminary design for real time systems / COMPSAC 77. Proc. IEEE Comput. Soc.l. Int. Comput. Software and Appl. Conf., Chicago, New York, 1977, 17-23.

108. Huthagel S.P., Brown J.C. Performance properties of vertically partitioned object oriented systems / IEEE Trans. Software Eng., 1989, 15, N8, 935-946.

109. Kaplan G. Application of CASE tools and object oriented programming to the software development process / IEEE Int. Conf. Comman.: World Prosp. Through Commun., Boston, Mass., June 11- 14, 1989, BOSTONIOC 89, v.3, N. Y. 1319- 1323.

110. Rothenberg I. Object oriented similation: where do wego from here? / Winter Simil. Conf. Proc., Washington, Dec. 8-10, 1986, N. Y. 464- 469.

111. Ulden O.M.,Thomasma T.,Yonui M. Object oriented toolkits for similation programm generators / Winter Simil. Conf. Proc., Washington, Dec. 4-6, 1989, N. Y. 593- 600.

112. Wilson R. Object oriented languages reorient programming technigues / Computer Design, 1987, 26, N20, 52-62.