автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Интегрированная проблемно-ориентированная система расчета систем управления

не О*

ШШСТЯРСТЕО ПО НАУКЕ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКЕ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

На правах рукописи УДК 681. 3.. 621. 52

ВИНОГРАДОВ Владимир Иванович

ИНТЕГРИРОВАННАЯ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ СИСТЕМА РАСЧЕТА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Специальность 05.13.11 "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва Издательство МАИ 1993

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена Октябрьской революций авиационном институте имени . Серго Орджоникидзе.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор К В. Семенов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В. Ф. Формалев

кандидат технических наук, доцент В. И. Сивцов

Ведущая организация: Московский филиал Института проблем

транспорта РАЕ

Защита состоится "//<Ь' 11993 г. в "у 0 часов на заседании специализированного Совета К 053.18.09 в Московском авиационном институте им. С. Орджоникидзе.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.

Адрес института: 125371, Москва, А-80, Волоколамское шоссе, 4. /у

Автореферат разослан " ' 19&-т.

Ученый секретарь Совета кандидат физико-математических наук, доцент

М. Е Ротанина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Предметом1 диссертационной работы является разработка и реализация-принципов построения проблемно-ориентированных формирователей программ анализа систем управления (СУ). В диссертационной работе рассмотрена предметная область расчета систем управления. Технологический процесс решения задач расчета СУ включает следующее этапы Г13 г техническая постановка задачи, математическая постановка задачи, алгоритмизация задачи, программирование, отладка и выполнение программы, анализ результатов и принятие решения. Процесс решения задач в этой области требует больших вычислительных и организационных затрат.

Программные системы, предназначенные автоматизировать расчет СУ и ориентированные на пользователя-непрограммиста, должны освобождать его от трудоемкого процесса составления и отладки программ. Наряду с этим они должны обладать удобны).! интерфейсом, использующим описание предметной области на профессиональном языке для ввода постановки задачи и представления результатов, а также эффективно выполнять требуемые для решения поставленной задачи вычисления. Одним из перспективных средств решения указанной проблемы в области расчета систем управления является разработка интерактивных программ, использующих графический ебод структурных схем и выполняющих автоматическую генерацию расчетных программ. Этим требованиям удовлетворяет разработанная в диссертации интегрированная проблемно-ориентированная система расчета систем управления.

Цель работы: исследование и автоматизация процесса расчета систем управления на ЭВМ; разработка принципов построения проблемно-ориентированной системы расчета СУ, которая использует представление знаний о предметной области в виде семантической сети фреймов, имеет интерфейс, позволяющий работать пользователю-непрограммисту, осуществляет ввод заданий на этапах математической постановки задачи и алгоритмизации расчета, выполняет автоматическое планирование вычислений в задачах расчета, которое заключается в формировании расчетных программ на языке высокого уровня.

Методика проведения исследования. В работе были исполь-

зованы методы математической логики, теории алгоритмов, теории графов, системного программирования, теории автоматического управления, численные методы.

Научная новизна работы заключается в разработке интегрированной системы, использующей описание модели предметной области е виде семантической сети фреймов, позволяющей осуществлять ввод заданий как на этапе математической постановки задачи, так и на этапе алгоритмизации расчета СУ и выполняющей автоматическое формирование расчетных программ.

Принципы построения интегрированной проблемно-ориентированной системы расчета СУ включают:

- описание модели предметной области семантической сетью фреймов [13; '

- ввод заданий как на этапе математической постановки задачи, так и на этапе алгоритмизации расчета;

- ввод структурной схемы СУ с использованием графического редактора структурных схем;

- автоматическое планирование вычислений, результатом которого является формирование расчетных программ;

- использование спектрального метода наряду с традиционными методами моделирования и частотным методом [2,3].

Для процесса планирования вычислений при расчете систем управления спектральным, частотным методами и методом моделирования разработаны проблемно-ориентированные алгоритмы, функционирующее по принципу транслирующих "решателей задач". Результатом работы таких алгоритмов является формирование расчетных программ на языке высокого уровня.

При создании системы СПЕКТР был использован подход, разрабатываемый на кафедре "Математическая кибернетика" МАИ под руководством профессора Семенова В. Б. В соответствии с таким подходом модель предметной области описывается в виде семантической'сети фреймов [1,4]. В диссертационной работе на базе семантической модели предметной области теории управления [1] и сформулированных выше принципов построения интегрированой системы СПЕКТР составлена семантическая модель технологического процесса расчета и веодэ математической постановки задачи анализа систем управления. Выделены основные объекты спектрального метода и процедуры работы с ними. Ка этой основе составлена семантическая модель описа-

ния алгоритмов расчета систем управления спектральным методом. Разработанные семантические модели формализованы на языке фреймов системы ИКАР [4J.■■

На основе объектно-ориентированного подхода, использованного при разработке семантической модели описания алгоритмов расчета спектральным методом, были сформулированы принципы организации и иерархия объектов. Эти принципы были положены в основу при реализации ООП-расширения пакета спектрального метода, использующего методы объектно-ориентированного программирования. Применение ООП-расширения пакета спектрального метода позволяет, во-первых, избежать программирования часто повторяющихся мелких деталей, во-вторых, несколько сократить код программы за счет использования механизма "позднего связывания". Результатом объединения семантической модели описания алгоритмов спектрального метода расчета и ООП-расширения пакета спектрального метода в единую систему явилась разработка диалогового интерпретатора спектрального метода (ДИСЮ.

Практическая ценность. Разработана интегрированная проблемно-ориентированная система расчета систем управления СПЁКТР, позволяющая автоматизировать процесс решения задачи анализа СУ. Выполнена адаптация пакета прикладных программ спектрального метода для IBM-совместимых ПЭВМ. Реализовано ООП-расширение пакета спектрального метода. Разработанная интегрированная система СПЕКТР может быть использована как в научно-исследовательских и проектно-конструкторских организациях, так и в в учебном процессе при проведении лабораторных практикумов по курсу "Теория управления" и спецкурсам.

Внедрение результатов работы. Интегрированная система СПЕКТР с 1987 по 1993 г. используется в учебном процессе на факультете "Прикладная математика" МАИ при проведении лабораторных и курсовых работ по курсу "Теория управления" и спецкурсам.

Версия интегрированной системы СПЕКТР на ЕС ЭВМ в ОС СВМ была принята в декабре 1990 г. межведомственной комиссией по программе ГКЕТИ СССР 0.80.02 раздел 35 по заданию 35. 01.02. П "Разработать методы и программные средства интеллектуализации диалогового общения пользователя в САПР АСУ ТП". Компоненты системы СПЕКТР вошли в программно-алгорит-

мический модуль, компьютерного курса . обучения спектральному методу расчета нестационарных линейных систем управления и были сданы в ФАП НИИ ВО в 1992 г.

Апробация работы

Результаты работы были доложены на

- 7-ом Всесоюзном совещании-семинаре молодых ученых "Современные проблемы автоматического управления", г. Пушкино, МВТУ им. Е Э. Баумана, 8-13 октября 1985г.

- Всесоюзной научно-технической конференции "Микропроцессорные системы автоматизации технологических процессов", г. Новосибирск, НЭТИ, 14-16 апреля 1987г.

- Межвузовской конференции "Математическое обеспечение систем искусственного интеллекта", Москва, МАИ, 25-27 ноября 1987г.

- Научно-методической конференции "САПР в учебном процессе", Москва, МВТУ им. Н. Э. Баумана, 28-29 января 1988 г.

- Школе-семинаре "Автоматизация проектирования научного эксперимента", г. Севастополь, областной дом научно-технической пропаганды, 3-4 сентября 1989г.

- Всесоюзной школе-семинаре "Математическое и программное обеспечение интеллектуальных систем", Москва, МАИ, май 1990г.

- СоЕетско-шведском семинаре "Проблемы компьютеризации процесса обучения", Москва, НМ ЕШ, март, 1991г.

- Всесоюзной конференции "Интеллектуальные системы", Туапсе, МАИ, сентябрь, 1991г.

Система СПЕКТР принимала участие в международной выставке-ярмарке "Новые информационные технологии-1990" (ВДНХ СССР, 9-14 октября 1990 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей. Материалы работы включены в 9 научно-технических отчетов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников г;.-из. 72 наименований, 6 приложений. Объем работы 196 машинописных страниц, в том числе 6 таблиц и 25 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации обосновывается необходимость создания проблемно-ориентированных интерактивных программных систем расчета СУ. ориентированных на пользователя-непрограммиста. а также рассматриваются основные этапы разработки таких систем:

- анализ технологического процесса расчета на ЭВМ;

- анализ прикладных методов расчета;

- решение проблемы представления знаний о предметной области;

- решение проблемы построения интерфейса и организации естественно-языкового взаимодействия с пользователем;

- организация ввода заданий как на этапе математической постановки задачи, так и на этапе алгоритмизации расчета;

- автоматизация планирования вычислений.

В 1-ой главе приведено формальное описание постановки задачи автоматизации. Описаны семантическая модель технологического процесса расчета и ввода математической постановки задачи анализа СУ с использованием графического ввода структурных схем и автоматического формирования расчетных программ и семантическая модель описания алгоритмов спектрального метода расчета СУ. На основе составленных семантических моделей предметной области разработаны принципы построения и архитектура интегрированной системы расчета систем управления СПЕКТР.

В разделе 1.1 рассмотрен технологический процесс решения задачи на ЭВМ, классифицированы задачи расчета СУ и способы математического описания СУ.

В разделе 1.2 приведена формальная модель процесса автоматизации расчета СУ при вводе математической постановки задачи и ее алгоритмизации. Под моделью ПО понимается множество {ф, ЬI,Ь0>, где Ы - модель языка ПО, ЬО - модель языка реализации решения задач ПО, Ф: Ы -> Ш - процедура получения реализации задачи по заданной постановке задачи на языке ПО. На этапе ввода математической постановки задачи процедура Ф задает проблемно-ориентированный алгоритм формирования расчетных программ. На этапе алгоритмизации имеет место изоморфизм языков Ы и УЗ, а описанию алгоритма на языке Ы соответствует процедура его реализации.

Семантическая модель технологического процесса расчета и ввода математической постановки задачи анализа СУ с использованием графического ввода структурных схем СУ и автоматического формирования расчетных программ описана в разделе 1. 3. Основными этапами технологического процесса распета СУ в этой семантической модели являются:

- задание структурной схемы СУ;

- описание звеньев:

- описание входных сигналов:

- описание параметров задачи:

- указание искомых характеристик;

- формирование расчетной программы;

- редактирование сформированной программы:

- выполнение сформированной программы;

- анализ результатов и принятие решения.

Раздел 1. 4 содержит описание семантической модели алгоритмов спектрального метода расчета СУ. При разработке семантической модели использовался объектно-ориентированный подход: выделены основные типы объектов, их свойства и методы. Все методы разбиты на следующие группы:

- спектральное преобразование сигналов;

- вычисление ДНПФ звеньев и их соединений;

- вычисление связи вход-выход;

- выполнение обратного преобразования;

- операции матричной алгебры;

- операции над элементами базы данных (БД).

В разделе 1.5 сформулированы основные принципы построения интегрированной проблемно-ориентированной системы расчета СУ и приведена ее архитектура. В системе выделено три уровня специализации программных средств: системный уровень, уровень средств планирования вычислений и уровень прикладных и инструментальных пакетов. Основными компонентами системы СПЕКТР являются графический редактор структурных схем, диалоговые формирователи программ (ДФП) спектрального метода, частотного метода и метода моделирования, диалоговый интерпретатор спектрального метода (ДИСМ), баг.а расчетных задач, ППП спектрального метода, система аналитических вычислений (CAB) REDUCE.

Графический редактор структурных схем реализует следующие возможности: создание новой схемы, модификацию уже существующих схем, использование подсхем для описания более сложных схем, что позволяет задавать системы управления в форме, наиболее удобной для специалиста по теории управления. Для этих целей в редакторе предусмотрены функции создания, удаления, перемещения, просмотра, описания, переобозначения структурных единиц схемы. Структурными единицами схемы являются ЗЕенья, сигналы и сумматоры. Результатом трансляции схемы, созданной графическим редактором, является представление ее на языке описания структурных схем (ЯОСС). Использование графического редактора позволяет задавать многомерные, иерархические системы управления с несколькими входами и выходами и пересекающимися контурами.

Диалоговые формирователи программ (ДФП) выполняют автоматическое планирование вычислений, выражающееся в формировании расчетных программ на основе введенной постановки задачи. Процедуры автоматического формирования программ, реализованные в ДФП, функционируют по принципу транслирующих проблемно-ориентированных "решателей задач". Диалоговый интерпретатор спектрального метода используется на этапе алгоритмизации расчета и работает в режиме непосредственных вычислений. Взаимодействие ДИСМ с ДФП спектрального метода осуществляется через общую базу данных.

Подсистема управления базой расчетных задач обеспечивает возможность хранения, поиска и модификации введенных на предыдущих сеансах работы постановок задач. База расчетных задач содержит для каждой задачи структурную схему, описание звеньев, входных воздействий, параметров задачи, сформированные расчетные программы и полученные результаты.

Комплекс прикладных программ спектрального метода реализует элементарные алгоритмы вычисления двумерных нестационарных передаточных функций (ДНПФ) звеньев и их соединений, спектральных характеристик сигналов (НСХ, 1-я НСП, 2-я НСП), обратных спектральных преобразований. В качестве инструментальной системы аналитических вычислений при расчете передаточных функций в ДФП частотного метода используется система НЕОиСЕ-З. '•'"-■

Во 2-ой глаге описаны алгоритмы функционирования систе-

мы СПЕКТР. В разделе 2.1 рассмотрена вычислительная модель задачи расчета СУ, задаваемая ее структурной схемой. Структурная схема есть набор 7,=-:В,5,Б,Т,г\1г>, где В - множество звеньев структурной схемы, 3 - множество сигналов структурной схемы, 6 - множество входных сигналов, Т - множество типов звеньев, г" - функция описания типа звена, й - функция связей между сигналами. Множество типов звеньев Т является конечным и расширяемым и включает в себя тип "подсхема", что делает возможным использование вложенных структурных схем.

Раздел 2. 2 рассмотрен язык описания структурных схем систем управления (ЯОСС). Приведен синтаксис языка описания структурных схем в форме Еэкуса-Наура. Предложенный язык позволяет описывать многомерные вложенные схемы с пересекающийся контурами. Предложен 2-х этапный процесс трансляции графического изображения структурной схемы:

Графическое представление структурной схемы

ЯОСС-описание структурной схемы

Внутреннее представление структурной схемы

В разделе 2.3 описан принцип работы компоновщика вложенных (иерархических) структурных схем, использующего механизм макроподстановок в языке ЯОСС.

Раздел 2. 4 содержит описание алгоритма функционирования транслятора структурных схем. Приведен таблично-управляемый механизм трансляции описания структурных схем на языке ЯОСС. Приведена семантика действий транслятора и формат внутреннего представления описания структурной схемы.

Раздел 2. 5 посвящен описанию процесса планирования вычислений при анализе выходных сигналов систем управления спектральным методом. Последовательность вычислений при расчете спектральным методом включает вычисление спектральных характеристик входных сигналов, вычисление ДНПФ звеньев и их соединений, вычисление спектральных характеристик выходных сигналов и обратное их преобразование [4]. Наиболее трудоемким является процесс вычисления двумерных нестационарных передаточных функций (ДНПФ) системы.

Для вычисления ДНПФ системы строится синтаксическое дерево планируемых вычислений Г и проводится аналитическое

- и -

вычисление искомых ДНПФ. Следующим шагом является редукция построенного дерева Г с целью исключения избыточных операций взятия унарного минуса. На заключительном этапе с использованием рекуррентного алгоритма производится обход дерева вычислений Г и формируется расчетная программа вычисления искомых ДНПФ. В процессе обхода ветви дерева Г усекаются в соответствии с уже сформированными операторами расчетной программы, что позволяет избежать повторного формирования одних и тех же операторов. Для хранения результатов вычислений используется база данных пакета спектрального метода. Результаты вычислений размещаются в последовательных ячейках БД. а при заполнении БД производится "сборка мусора". "Сборка мусора" на этапе планирования вычислений включает просмотр текущего дерева вычислений, разметку ячеек и образование множеств используемых и свободных ячеек БД, а также присоединение непомеченных ячеек к списку свободных.

В разделах 2. 7 и 2. 8 рассмотрены процедуры формирования расчетных программ частотного метода и метода моделирования. Процедура планирования вычислений для анализа устойчивости СУ частотным методом сводится к формированию REDUCE-программы, вычисляющей передаточную функцию, и выделению характеристического полинома. Программа расчета методом моделирования формируется с использованием алгоритма "прямой волны" при планировании последовательности вычислений правых частей соответствующей системы дифференциальных уравнений.

В 3-ей главе приведено обоснование объектно-ориентированного подхода к построению ООП-расширения пакета спектрального метода и описаны основные принципы его реализации. Рассмотрена структура построения и взаимосвязь с традиционным, адаптированным для IBM-совместимых ПЭВМ, пакетом спектрального метода. Сформулированы принципы организации и функции диалогового интерпретатора спектрального метода. Описана схема распределения информации в базе данных и организация взаимодействия ДИСМ и ДФП спектрального метода.

В разделе 3.1 рассмотрена концепция построения ООП-расширения пакета спектрального метода, а также иерархия, свойства и методы его объектов.

-

ИетОВ

I__

х

(элемент базы данных) (числовая матрица или вектор)

--(НОХ)

-МЗР1 (1-я НСП)

- НЗР2 (2-я НСП)

- ОЫРР (ДНПФ)

--(Детерминированный сигнал)

- Ь'аЮй (Математическое ожидание сигнала)

- КогРипс (Корреляционная функция сигнала)

-- БКО (Среднеквадратическое отклонение)

Объект базового класса определяет элемент БД, для которого определены методы создания, удаления, копирования, переименования элементов БД. Для числовых матриц методы реализуют операции матричной алгебры. Для объектов спектрального метода наряду с наследуемыми методами определены методы, реализующие алгоритмы спектрального расчета. Приведено описание типов этих объектов на языке Паскаль, а также сравнение традиционной Паскаль-программы и программы, использующей процедуры ООП-пакета спектрального метода.

В разделе 3.2 рассмотрена архитектура построения диалогового интерпретатора спектрального метода (ДИСМ), основанная на принципе "управления событиями". В качестве событий выступают вызовы на выполнение операций спектрального метода. Особенностями ДИСМ являются наличие

- системы меню, реализующей семантическую модель описания алгоритмов спектрального метода расчета;

- контекстно-зависимой помощи, использующей вызов соответствующего текущему этапу работы раздела теоретико-справочного модуля спектрального метода;

- редактора матричных данных, предоставляющего динамически изменяемую экранную форму для ввода и редактирования элементов числовых матриц;

- автоматического контроля типов и атрибутов операндов при выполнении операций спектрального метода;

- интерпретатора аналитических матричных выражений, выполняющего вычисления по заданной формуле и устанавливающего тип и атрибуты результата в соответствии с семантикой интерпретируемого выражения;

- динамического изменения базисной системы функций, реализованных в системе (полиномы Лежандра, Чебышева, функции Уолша, нестационарные косинусоиды) ;

- специализированной СУБД спектрального метода, обеспечивающей хранение данных как в течении одного, так и на протяжении нескольких сеансов работы.

Раздел 3. 3 посвящен описанию распределения данных в БД спектрального метода и взаимосвязи ДФП спектрального метода и ДЙСМ. В БД спектрального метода выделены области именованных и неименованных данных. Элементы области именованных данных хранятся на протяжении нескольких сеансов работы и доступ к ним осуществляется по их именам, содержащимся в каталоге БД. Элементы области неименованных данных хранятся только на протяжении одного сеанса и доступ к ним производится по их порядковым номерам в БД. Взаимодействие и импорт данных между ДФП спектрального метода и ДИСМ осуществляются через область именованных данных БД. Приведена карта распределения ячеек области неименованных данных при формировании расчетной программы е ДФП спектрального метода.

В 4-ом разделе приведено описание программной реализации компонент системы СПЕКТР. Рассмотрены компоненты программной реализации, инструментальные средства и дана общая характеристика разработанного программного обеспечения. Описание назначения модулей инструментального пакета Turbo Professional приведено в разделе 4.1.

В разделе 4. 2 описана структура ППП спектрального метода и указаны изменения в пакете, проведенные при переносе его в MS DOS. В основном эти изменения касались процедур обмена с БД и вывода данных на дисплей.

Раздел 4. 3 посЕящен описанию программной реализации ДФП спектрального метода. Основными модулями реализации является:

- модуль описания глобальных констант, типов и переменных;

- модуль организации окна ввода данных;

- модуль инициализации описания меню, реализующего семантическую модель технологического процесса расчета и ввода математической постановки задачи анализа СУ;

- блок инициализации;

- транслятор с языка ЯОСС;

- модуль реализации процедур! специализированной СУБД расчетных задач;

- формирователь расчетной программы.

В разделе 4. 4 описана программная реализация диалогового интерпретатора операций спектрального метода. Реализация ДИСМ использует следующие основные программные модули:

- модуль инициализации системы меню;

- модуль, интерпретации операций спектрального метода;

- модуль задания ввода атрибутов объектов;

- редактор матричных данных;

- модуль инициализации менеджера оверлея;

- интерпретатор аналитических матричных вычислений, включающий ДЕе процедуры - преобразование выражения в польскую запись и интерпретацию выражения в польской записи;

- модуль поодержки контекстно-зависимой помощи.

Основная программа реализует вызов соответствующих событий.

В разделе 4. 5 приведено описание программной реализации ДФП частотного метода, включающей в себя:

- модуль описания глобальных констант, типов и переменных;

- модуль организации окна гвода данных;

- модуль инициализации описания меню, реализующего семантическую модель, задачи анализа СУ спектральным методом;

- блок инициализации;

- транслятор с языка ЯОСС;

- модуль реализации процедур специализированной СУБД расчетных задач;

- формирователь расчетной НЕОШЕ-программы.

Раздел 4. 6 содержит основные технические характеристики разработанной программной системы. Для функционирования системы СПЕКТР в полном объеме необходимо наличие 3 Мб дисковой памяти, не менее 520 Кб ОП, а также электронного диска объемом не менее 75 Кб.

В 5-ом разделе приведен пример расчета, описана методика работы с программными компонентами системы СПЕКТР и приведены результаты решения задач расчета СУ с использованием системы СПЕКТР.

В разделе 5.1 приведен пример расчета системы управления продольным каналом космического летательного аппарата (КЛА) на активном участке траектории мягкой посадки на Марс. Приведена процедура и результаты исследования влияния частоты дискретности измерения данных и константы навигации на среднеквадратическое отклонение параметров движения КЛА.

В разделе 5. 2 рассмотрена процедура анализа характеристик параметров движения СУ в оптимальных точках с использованием диалогового интерпретатора спектрального метода. Приведены аналитические формулы для расчета ДНПФ системы, методика расчета и графики переходных процессов.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.

В приложении приведены тексты семантических моделей, тексты расчетных программ и результаты расчетов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

Основным итогом диссертации является разработка принципов построения, архитектуры и реализация интеллектуальной интегрированной проблемно-ориентированной системы расчета систем управления СПЕКТР. При выполнении диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. На основе анализа предметной области расчета систем управления разработаны семантическая модель технологического процесса и ввода математической постановки задачи анализа систем управления с использованием автоматического сформирования расчетных программ и семантическая модель описания алгоритмов расчета спектральным методом. Разработанные модели формализованы на языке представления знаний системы ИКАР.

2. Сформулированы принципы построения интеллектуальной интегрированной проблемно-ориентированной системы расчета систем управления, включающее:

- представление модели предметной области в виде семантической сети фреймов;

- графический ввод структурных схем систем управления;

- автоматическое Формирование программ расчета систем управления;

- ввод заданий как на этапе математической постановки задачи, так и на этапе алгоритмизации расчета;

- реализацию расчета систем управления частотным, спектральным методами и методом моделирования.

3. Предложена архитектура построения интегрированной проблемно-ориентированной системы расчета систем управления, включающая

- графический редактор структурных схем;

- проблемно-ориентированные диалоговые формирователи программ расчета систем управления, реализующие расчет с использованием частотного, спектрального методов и метода моделирования;

- диалоговый■интерпретатор алгоритмов спектрального метода расчета систем управления;

- базу данных, предназначенную для хранения информации о выполняемых расчетных задачах;

- инструментальные пакеты - ГОШ спектрального метода и систему аналитических вычислений REDUCE.

4. Разработаны и реализованы проблемно-ориентированные алгоритмы планирования вычислений для решения задач анализа систем управления частотным, спектральным методом и методом моделирования.

5. Разработана концепция объектно-ориентированного построения ППП спектрального метода, основанная на иерархии и связях объектов спектрального метода расчета. Реализация предложенной концепции выразилась в разработке ООП-расширения пакета спектрального метода.

6. На основе ООП-расширения пакета спектрального метода разработана диалоговая программная среда для выполнения операций спектрального метода расчета, реализация которой выразилась в создании диалогового интерпретатора спектрального метода.

7. Система СПЕКТР внедрена в учебный процесс, а также принята межведомственной комиссией по программе ГКЕГИ СССР 0.80.02 раздел 35 по заданию 35. 01.02. П "Разработать методы и программные средства интеллектуализации диалогового общения пользователя в САПР АСУ ТП". Компоненты системы СПЕКТР в составе программно-алгоритмического модуля компьютерного курса обучения спектральному методу сданы в ФАП НИИ ВО.

Обпцет объем разработанного автором программного обеспечения составляет около 14 тыс. строк языка ПАСКАЛЬ.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Виноградов К И. Автоматизированный формирователь программ расчета САУ спектральным методом. // тезисы докладов 6-го Всесоюзного совещания-семинара молодых ученых "Современные проблемы автоматического управления". - Москва. МВТУ, 1985. - С. 126-127.

2. Савушкин С. А. , Виноградов В. И. Диалоговый формирователь программ для решения задачи анализа систем управления спектральным методом. // тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Микропроцессорные системы автоматизации технологических процессов". - Новосибирск, НЭТИ, 1987. - С. 249.

3. Савушкин С. А. , Виноградов В. И. Язык описания и алгоритм обработки структурных схем для формирования программ анализа САУ спектральным методом. // Семантическое программирование в автоматизации проектирования ЛА и их систем.

М.: МАИ, 1988. С. 52-57.

4. Савушкин С.А. , Виноградов В. И. Организация диалога в диалоговом формирователе программ. // тезисы докладов областной научно-практической конференции "АСУ - проблемы ориентации и диалоговые системы". - Ульяновск, 1988. - С. 25-26.

5. Семенов К В. , Савушкин С. А. , Виноградов В. Л Разработка семантической модели теории управления и ее применение для создания проблемно-ориентированных диалоговых систем. // тезисы докладов 1-ой Всесоюзной конференции по искусственному интеллекту. - Переславль-Залесский, 1988, кн. 2 - С. 83-88.

6. Виноградов В. И. , Иванов Д. Н. Архитектура интегрированной системы расчета САУ. // тезисы докладов Всесоюзной школы-семинара "Математическое и программное обеспечение интеллектуальных систем". - М.: МАИ, 1990. - С. 27.

7. Виноградов В. И. Интегрированная система расчета и проектирования САУ. // Исследования по прикладной математике и физике. - М. ,1990, Деп. в ВИНИТИ N 2665-В90 от 16.05.90. -С. 14-20.

8. Виноградов В. И. Технология разработки программных средств расчетчика систем автоматического управления на персональных ЭВМ. // Программирование и практика применения ПЭВМ (материалы семинара). - М.: МДНТП им. Дзержинского, 1991. - С. 101-104.

9. Виноградов В. И. СПЕКТР - интегрированная проблем-♦

но-ориентированная система моделирования. // Информатика, N 2-3, 1992. С. 50-56.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенов В. В. Семантическое программирование в САПР систем управления. - М.: МАИ, 1983. - 64 с.

2. Семенов К В. Формы математического описания линейных систем. - М.: ПАИ, 1980. - 92 с.

3. Солодовников В. В. , Семенов В. К Спектральная теория нестационарных систем управления. - М.: , Наука, 1974. - 335 с.

4. Воробьев В. Б. , Семенов ЕЕ и др. ИКАР - ядро интеллектуальных систем. // Интеллектуальные системы. - М.: изд. МАИ, 1991. - С. 28-48.

Автор: