автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Исследование и разработка математических моделей оптимизации параметров зрелищных объектов

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН р ^ ^ ^АУ^ИО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "КИБЕРНЕТИКА"

■ На правах рукописи УДК 626.862: 725.4.002

закярова саяера абдулхаковна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ зрелищных ОБЪЕКТОВ

Специальность 05.13.12. - Система автоматизации

проектирования (строительство)

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент - 1997

Работа выполнена в Ташкентском архитектурно-строительном институте.

Научный руководитель: доктор технических наук; профессор

X.Р. Джумабаев.

Официальные оппоненты:

сор Вддашев У.

кандидат архитектуры, доцент

Цужаиеджанов К.

ТавНИиЛИгенплана ГлавАПУ ХоКЙЫИЯТа

г. Таикента

Защита состоится "17 " сентября 1997 Г- в/ZL часов на заседании специализированного совета Д 015.12.01 в НПО "Кибер-

. нетика" Академии наук Республики Узбекистан по адресу: 700143, Ташкент, ул. Ф. Ходжаева. 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института кибернетики НПО "Кибернетика" АН РУз.

Автореферат разослан "_"__ 1997 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор технических наук, профессор

Исташюв Н А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми исследования.Научно-технический прогресс, развитие производства и рост материального благосостояния народа влекут за собой дальнейшее расширение сферы культурно-бытового обслуживания и организации новых форм отдыха населения. Это определяет возрастающую роль общественных зданий и сооружений в объемно-планировочной структуре и архитектурной композиции городов и других населенных мест.

Общественные здания м сооружения являются материальной средой для различных сторон общественной деятельности человека . Многообразие форм общественной жизни (общественно-политической, культурной, административной, воспитания и обучения подрастающего поколения, здравоохранения, организации отдыха и развития физической культуры, всевозможных видов коммунального и бытового обслуживания) обусловило и большее Многообразие видов и типов общественных зданий и сооружений.

Современные требования к- проектированию общественных зданий в том числе объектов массового зрелища (ОЫЗ). как элементов комплексной системы обслуживания, рассматриваются в качестве основных вех, формирующих города или другие населенные места .

Все это по-новому ставит задачу ответственности проектировщиков за научно-технический уровень строительной продукции. Выбор в звене проектирования прогрессивных научно-технических достижений, экономичных объемно-планировочных решений, передовых методов организации груда и производства позволяет предопределить эффективное использование капитальных вложений и выдвигает особые требования к качеству технико-экономических обоснований и оценки проектных решений.

Необходимо учесть тот факт, что основной методологической трудностью количественной оценки социальных результатов является то, что они. в отличие от экономических, зачастую не поддаются оценке по какому-то единому критерию, позволяющему сравнивать между собой качественно различные варианты при соизмерении результатов с затратами.

Эффективный выбор оптимальных вариантов проектных решений стал возможен на основе разработки математических моделей и применения ПЭВМ, которые получают все большее распространение непосредственно в проектировании, его автоматизации, многовари-

антной проработке проектов и их оценке на основе экономических и других критериев.

Многовариантность решений-и необходимость их объективного сопоставления сталит задачу .о применении в проектировании современных математических методов оптимизации. Необходимость проведения, теоретических исследований обусловлено сложными зависимостями между параметрами объекта, многопяраметричностью и частичной нелинейностью задач, и зачастую отсутствием удовлетворительной теоретической модели. 1

Решение поставленных задач ц значительной степени связано о использованием научных методов исследования, с внедрением математических методов и САПР, что в свой очередь повышает качество проектов, сокращает время и трудоемкость выполнения проектов. Это и обуславливает актуальность выбранной теш исследования. . ' •

Состояние цзцчекносш гшобдеш. Оптимизации проектирования объектов массового зрелища, как одной из* важных проблем науки и ■ социальной оферы нашего общества; посвящены многочисленные ра.бо-"ты специа-.истов и научных работников. Большое внимание заслуживают работы Г. Тайль, С. И. Доморацкого. В. А. Варежкина, Т. А. Хидоятоза, В. М. Стерна и др.

Исследования в диссертации связаны с формализацией задач проектирования ОМЗ, развитием математического моделирования задач данного класса, развитием принципов построения САПР объектов массового зрелища.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование, разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения оптимизации ОМЗ. Разработка объектно-ориентированной инструментальной'системы проектировании ОМЗ.- "

Эти цели обусловили необходимость решения следующих задач:

- комплексный анализ существуеющего состояния проблемы проектирования зрелищных объектов;

- разработка математической моде/и, алгоритма и программного обеспечения (в точ числе графического) оптимизация профиля зрительного зала; % '<<

- разработка матем ¡тической модели, алгоритма и программного обеспечения оптимизация площадей и строительных объемоз

зрелищных объектов;

- разработка математической модели, алгоритма и программного модуля расчета акустики в зрительском зале;

- разработка методики создание инструментальной системы для проектировщике объектов массового зрелища;

- проверка работоспособности разработанных алгоритмов и программного обеспечения на реальных материалах проектния организации с целью подтверждения осногных теоретических предпосылок и эффективности-предлогаемого подхода.

Методология и методика исследования.. Теоретической и методологической оскезой данного исследования послужили директивные документы по вопросам совершенствования и повышения качества архитектурных и строительных решений, снижения стоимости строительства зданий и сооружений, методологические и инструктивные материалы Госкомархитекстроя республики Узбекистан, труды научно-исследовательских и проектных институтов, а также публикации ведущих ученых и специалистов по теме диссертации, специальная и' нормативная литература.

Основными стпсшстинески/и материалами для исследования послужили фактические проектные материалы объектов массового зрелища разработанные в АООТ УэшхарсозликЛИТИ, 1'ашпшрогоре и ТашНИИПИгенплана ГлавАПУ Хокимията г.Тажекта и их рекомендации _ по проектированию и строительству объектов массового зрелиша. отчетные материалы проектных организаций.

Объектом исследования и практического применения разработанной системы моделей являются проекты объектов массового зрелища различных типов городов и поселков республики.

В качестве аппарата исследований применялись методы системного подхода и анализа, математического моделирования, теории принятия решений, теории алгоритмизации, основные положения САПР, методы оптимизации, теории распознавания образов и др.

В этих :ке целях использованы разработки НПО "Кибернетика" АН РУз, ТАСИ, проектного и научно-исследовательского института "ТашНИИПИгенплан".

?[оеизна исследований. Основным научным результатом диссертации является создание инструментария, математических моделей, алгоритмов, программного обеспечения (б том числе, графкческо-". го), и базы данных и знаний, в совокупности составляющих основу'

объектно-ориентированной системы для задач автоматизации проектирования объектов массового зрелища различных типов.

Предложен комплекс математических моделей оптимального проектирования омз различных типов, учитывающих существующую технологию их проектирования и функционирования.

Разработаны структура и программное обеспечение объектно-ориентированной инструментальной системы оптимизации структуры ОМЗ, включающая в себя: комплекс базовых математических моделей; базу данных характеристик типовых проектов ОМЗ; блок критериев и ограничений; блок анализа и принятия решений.

Достоверность полученных результатов основана на апроби-рованности научного базиса исследования и подтверждается научной апробацией математических моделей, алгоритмов, ПО и внедрения их в проектную практику и в учебный процесс ВУЗа.

Практическая пенность работы. Полученные в диссертации результаты являются основой решения важной практической народно-хозяйственной задачи совериенствования проектирования ОМЗ на базе ее автоматизации и оптимизации.

Диссертация обобщает исследования, проводившиеся автором в рамках темы 30.3. "Разработка математического и программного обеспечения архитектурно-строительного проектирования (проблемы высшей школы)" на 1992-1996 гг.{План ГКНТ РУз).

Результаты исследования могут быть использованы при разработке проектов не только кинотеатров, но и объектов массового зрелища различных типов..

Применение предлагаемой методики (с отлаженным программным обеспечением) позволяет разрабатывать оптимальные проектные решения ОМЗ, обеспечивающие экономическую, функционально-пространственную и планировочную эффективность последних.

Внедрение результатов исследования. Основным практическим результатом исследования является внедрение разработанных математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения в практику АООТ Узшахарсозлик ЛИТИ Госкомархитекстрол РУз. Экономический эффект от внедрения, подтвержденный соответствующим актом, составил 127 тыс. сум в год. "Работа также внедрена в учебный процесс ТАСИ.

Апообаиия уаботы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе докладывались и обсуждались на след/вдих

Международных и Республиканских конференциях, школах и семинарах:

- Республиканской конференции "Состояние и развитие кибернетики в Узбекистане" (Ташкент. 1993);

- Международной конференции "Математическое моделирование и вычислительный эксперимент" (Ташкент,1994):

- Международной конференции "Интеллектуализация систем управления и обработка информации" (Ташкент,1994);

- Международном симпозиуме "Архитектурно-строительная наука в развитии экономики Республики Узбекистан" (Ташкент. 1994).

- Республиканской конференции "Проблема информатики и управления, перспективы их решения" (Ташкент, 1996);

- Республиканской конференции "Современные проблемы алгоритмизации" (Ташкент. 1996);

- объединенных семинарах кафедры САПР и лаборатории САПР-ОС ТАСИ (1994-1996 ГГ.)

Публикации. По теме диссертационной рабегы опубликовано 3 научных статьей,1 препринт и 7 тезисов докладов.

Структира и объем, диссеутиии. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем текста страниц, рисунков, таблиц. Список использованной литературы состоит из 88 наименований.

Опр.цктцра изложения материала диссертации, В введении изложена актуальность темы, цель и задачи исследования, пракм- о ческая ценность полученных результатов, научная новизна и общие сведения о содержании глав диссертации.

Первая гласа посвящена освещении современного состояния проблем проектирования ОКЗ, характеристик особенностей проектирования омз.

Вторая глава - "Математическое моделирование задач оптимизации основных параметров зрелищных объектов" - включает в себя математические модели, алгоритмы и программное обеспечение оптимизации помещений ОМЗ, профиля зрительских залов, методику оптимизации зрительских залов, расчет акустики в зрительском зале.

В этой главе приводятся логическая и информационная взаимосвязи задач проектирования объектов массового зрелища.

Третья глава "Инструментальная система автоматизации проектирования объектов массового, зрелища" охватывает информацию о блоках разработанной системы. В частности описываются:

- структура и режимы работы системы:

- блоки постановки, диалоговых процедур, критериев и ограничений задач: " .

- блок прикладных программ и модулей, операционный блок;

- блок прогноза, база данных системы;

- блок знаний и правил, которые приведены в виде структурного описания эвристического моделирования;

- блок подготовки графической части проекта.

В заключении сформулированы выводы и предложения по использованию полученных результатов в практике.

В пуиложеши приведены копии справок и актов внедрения результатов исследования в народное хозяйство.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Технология проектирования ОМЗ характеризуется как итеративная процедура, имеющая шесть этапов: выявление потребностей; постановка задачи; синтез проектного решения; его анализ; оценка; представление результатов'.

Этапы синтеза и анализа тесно связаны друг с другом и многократно повторяются в процессе проектирования. Интерактивный характер этих этапов проявляется в том, что сначала проектировщик определяет концептуальную основу конкретного компонента создаваемой системы, затем эта концепция подвергается анализу, усовершенствованию по его результатам и повторному воплощению в проектное решение. Этот цикл повторяется до тех пор. пока не будет получено решение, оптимальное в условиях проектных ограничений. учитываемых разработчиком.

Этап оценки связан с измерением проектных характеристик конкретного варианта и сопоставлением их с требованиями . установленными на этапе постановки задачи.

При проектировании ряда общественных зданий (зрелищных, спортивных и др.) необходимо обеспечитБ хорошую видимость эстрады, сцены или арены с каждого места независимо от его расположения в пространстве интерьера, что требует от математических моделей необходимой корректировки и введения соответствующих

условий и ограничений.

разработанная система оптимизации (ОМЗ) (на примере кинотеатров различных типов) состоит из шести блоков и базы данных (рис.!).

В блоке формирования задачи и исходной информации пользователь в режиме "Меню" формирует задачу и исходную информацию.

Задача может быть поставлена на оптимизацию нового объекта или расчета тех или иных характеристик существующего объекта (акустика, геометрические параметры взаимного расположения объекта наблюдения и зрителя, профиль зала и др.).

Пользователю-предлагается выбор режима в следующем "меню":

| 1. Оптимизация нового проекта; • I

| 2. Расчет характеристик существующих ОМЗ; I

| 3. Формирование информации; I

1 4. Еыход. I

I_____1

При выборе первого режима пользователь должен ввести (или выбрать в БД) информацию в следующем виде:

г—-1

(Тип стадион I

(объекта: драматический ! 1-1

!--театр I 1 однозальный !

I кинотеатр 1-1 Тип: двухзальный I--1

I оперный театр I '| трехзальный I I

1 концертный зал| 1-1 |

1 Вместимость: 1го зала!-[Расчет:строительная кубатура_

расчет основных элементов_

оптимизация Форм и пропорций_

помещений

оптимизация профиля зала_

расчет акустических показателен

I грорзния и оптимизации!—| оптимизация Форм объекта_

-------1 и___________

2 г о зала|

•--реход на ьежм проек-

Бпок формирования задачи к исходной информации

Оюткизалия профиля зряхеетских залов

Расчет акустиескшсхарг;-теркстикзритеш-кого зала

Блок графического обеспечения

Елок анализа попучеккькре] ;уготатов и прюопня решенж

Изменение условий задачи

Ркс.1. Укрупненная схема системы оптимизации зрелищны?: объектов

В базе данных (БД) хранятся характеристики типовых проектов ОМЗ. элементы которых можно использовать при задачах оптимизации. Модели информации в БД имеют иерархический вид. что приводит к широкому их использованию.

При втором режиме, пользователь может остановиться на одной или нескольких задачах из следующего списка:

- расчет акустических характеристик зрительного зала;

- расчет и оценка строительных показателей;

- оптимизация профиля зрительного зала.

Формирование исходной информации также зависит от постановки задачи." Этот процесс производится в интерактивном режиме, -в результате чего происходит "фильтрование " данных.

В системе имеется возможность вывода результатов на различные периферийныэ устройства (принтер, дисплей й т. д.) .

Система имеет блок графической поддержки. Основной его Функция обеспечение пользователя инструментальной средой и средством графического обеспечения, т.е. результаты решения некоторых задачи имеют и графический вид, что дает возможность пользования системой проектировщику не специализирующему в области программирования и не владеющему вычислительной техникой. Блок графической поддержки разработан на основе графического пакета Автокад. В основу блока анализа и принятия решения заложен математический аппарат структурного распознавания. Основываясь на информационном базисе и результатах оптимизации, разрабатывается структурное описание характеристик ОМЗ. Разделенные на "удовлетворительные", "хорошие" я "приемлемые" классы структурные описания позволяют выбрать оптимальные результаты с учетом поставленных в задаче условий и ограничений.

Математическая модель и алгоритм отшитзации помещений зрелищных объектов

Помещения кинотеатров подразделяются на зрительный и киноаппаратный комплексы, служебно-хозяйственные помещения. Число посетителей в кинотеатрах следует принимать в зависимости от характеристики последних:

в однозэ.пьком - равным его вместимости; в много зальных: с двумя залами - большого зала, а с тремя и более 0,6 общей вместимости всех залов.

Б общем случае задача оптимизации основных параметров объектов массового зрелища является многокритериальной:

СНХ) = íqi{x),<^¿(x).....<3П(Х)]

и задача состоит в одновременной'оптимизации частных критериев: Я! (х) -> ехгг (1=1, п) Например, целевая задачи оптимизация трансформируе-

мого зала с одной перегородкой состоит из общего объема зала У0, разделенного на два помещения Уа и Уь.

Б качестве критерия оптимальности, определяющего наиболее целесообразное местоположение перегородки, принимается макси- ■ мум суммарного эффекта объема зала:

+ РьКь(Уь)Уь + ра+ь1ка,ь{уа)уа+ка+ь<уь)уь: +

Принимая экспоненциальный закон убывания коэффициентов заполнения отдельных подразделений зала, получим выражение, критерия оптимальности: У,-Ув(Рае-«у+Р«+1)е-а,'+РаЬе-Л»}+Уь(Р|1е-*»+Ра.ье-а»+Р4Ье->у). Итак, ставится, задача по отысканию Уа и Уь, удовлетворяющих ограничениями по вместимости каждого зала, предельной удаленности зрителя от экрана и допустимым вертикальным и горизонтальным углам образа и обеспечивающих максимум целевой функции. Экстремум эффективного объема определяется условием

. ббУа = 0. Для расчета параметров элементов ОМЗ используется следующая формула:'

Р! = { ал< V] < Ьл. ,3=1, к }, 1=1 ,'п где qj - площадь помещения элемента ОМЗ. м2 ;

а}, - возможные вместимости в различных вариантах; ^ - проектная вместимости кинотеатра, чел.; к - количество вариантов; п - количество элементов ОМЗ.

Для реализации задачи в качестве оптимизатора используется метод случайного поиска глобального"экстремума. Результатом решения задачи с помощью созданной программы являются:

- рекомендуемые вместимости залов -и их площади;

- необходимые площади и номенклатура всех помещений кинотеатра;

- предварительный 'строительный объем залов и кинотеатра в

ичлс::.

уод-у;ъ оптпупзаппп зрительного зала, При ероектирсеянип з_п;;св разного назначения необходимо учитывать "-'."'/-'-не геометрические параметры взаикюгс расположения сиь*. гоэ наблэленил ;; зрителей :

лееустинуп удаленность зрителей б пространстве;

;спусг;:уь\о гори?':

гальж - весгикгаыш* уг.-;ы.

Сптимизиру^кьк критерием задачи ?еляется ;>:пн;::.:у" ее-ьема зала, которка зависят от подъема пола (функция от принятого про,Тиля зала) и габаритов плана зала.

В ог'ц-у случае мзтемйтсческэя педель задачи имеет елелук-

5) план зала

Л

Д^- /............ \

/ 1

V

1 /

/ ^

Ч/

/ ^

-А &

3 С*

2. План и продольный разрез зала, и: 1п Ф= X У 2

(1)

в >

Мр < 10

н, > ц

а <С2 01

г 2

АГ 1 П 3Г:1П

-и с,

Л 4 I <

•'Ч а х

а

—га а я

(3)

(4) (5;

(7 (8)

где W - заданная вместимость зала;

N - расчетная вместимость зала;

Нр- расчетное количество мест в ряду;

40 - максимально допустимое количество мест в ряду при двухсторонней эвакуации;

Н„- высота подъема пола в конце зала. (Формула (4) предназначена для прямолинейного наклонного пола. Другие виды поверхностей пола рассматриваются далее):

Np, - количество рядов в зале, Крз= | (У-П-1, 5)/в|;

в - глубина ряда;

П - удаление первого ряда от экрана, П > 0,3 У;

а - угол отклонения оптической оси проектора от нормали в центре экрана;

• ßt,ßz- горизонтальные углы обзора;

Cj - превышение луча зрения на нижнюю кромку экрана над глазом впереди сидящего зрителя (С,>1,12):

Сг,С3,С4- заданные СНиП константы;

У,X - ширина и длина зала (независимые переменные);

Атах-Amin" нижняя и верхняя границы варьирования параметра X;

Втах-В mín-нижняя и верхняя границы варьирования параметра У;

Формулы расчета показателей: Количество мест в ряду зала

Np= | (X-2d)/a|; Расчетное количество мест в зале:

. N=NP Нрз .

высота зала

Z=H„+3,0 где а- длина сиденья:

d- ширина прохода (d=f (И,кол-во проходов). В качестве оптимизатора при реализации модели (1)~(9) использован метод случайного поиска глобального эктремума. Примеры решения задач показали следующие результаты:

- при проектировании зала.на 400 мест объем зала с полом

имеющем криволинейную поверхность пола оказался'на 4,08% больше объема зала с прямолинейной наклонной поверхностью пола:

- при проектировании кинотеатра на 600 мест сравнивались варианты - однозальный и двухзальный (на 400 и 200 мест). Полы в обеих вариантах имеют криволинейную поверхность. Объем одно-зального варианта оказался на 28, 5 % больше.

Натемсашческхт модель и алгоритм оптимизации профиля зрительских залов

Встречаются три подхода к расположению мест в зрительном зале.

Первый - места располагаются на наклонной плоскости. В этом • случае исходят из соблюдения нормируемой величины С в последнем и предпоследнем рядах зала; во всех других рядах величина С будет превышать нормируемую и весьма значительно в первых рядах.

Второй подход - места располагаются на криволинейной поверхности, называемой кривой наименьшего подъема. Эта кривая обычно последовательно строится геометрическим путем от первого до последнего ряда, соблюдая постоянную величину С.

Третий подход - места располагаются на ломаной поверхности, образующейся из нескольких групп рядов мест (обычно 3-4) с неодинаковым количеством рядов в каждой группе.

Для расчета профиля зрительских мест надо учитывать предельно допустимую удаленность зрителей в пространстве.

Математическое описание задачи сформулировано в зависимости от расстояния между спинками сидений, которое является основным параметром для профиля'зрительного зала.

Алгоритм расчета профиля зрительских мест состоит в следующем:

1. Определяется расстояние между спинками сидений.

- при односторонней эвакуации'зрителей из зала:

г 0.85 , если ш<12 d= I 0.85+0.00625*J. если m>12+j. J=l,7 L 0,9+0, 01*3, если m>20+J , 3=1.10:

- при двусторонней эвакуации зрителей из зала:

г 0. 85 . если т<25 d= | 0.85+0.03*J, если m>25+¿. J=í,14 L 0,9+0,05* j, если ra)40+J , ¿=1,20, где m-число непрерывно установленных мест в ряду. шт.

а- расстояние между спинками, м.

2. Расчет профиля'зрительских мест (при криволинейной поверхности):

-от передних к задним рядам мест: •

У= X*(УО/ХО+2.4*с/й*1^(Х/Х0)). -от задних к передним рядам мест: УО ХО (У/Х-2. 4 * с/(3* 1 й (Х/ХО)), X.У- координаты глаз зрителя в любом последующем ряду, отстоящем от предыдущего ряда не менее, чем на б м: ХО,УО- координаты глаз зрителя в предыдущем ряду; Ограничения задачи (5) и х<45 м.

Алгоритм расчета акуешки зада объектов /кассового зрелища

Акустика зала в основном зависит от двух факторов: от характера образующегося в зале"звукового поля и от времени его реверберации.. Решающим в первом случае является совместное действие достигающего слушателя звука, идущего непосредственно от его источника, с первыми, отраженными от ограждающих поверхностей звуками.

Одним из основных критериев акустического качества зала является время реверберации, в течение которого энергия звука в помещении уменьшается в Ю6 раз (или на 60 дб). Время реверберации звука зависит от величины звуковой энергии. Поэтому для определения времени реверберации -необходимо составить уравнение энергетического баланса в помещении с источником звука. За весьма малый промежуток времени Аг изменение звукового баланса определяется дескриптивной моделью:

ДЕЦ)=М(Ш1-цЕ(1Ш, (10)

где У/Ц) - акустическая мощность источника; ЕЦ) - звуковая энергия в момент времени Ч - коэффициент потерь звуковой энергии. После ряда преобразований уравнения (10) получены следующие удобные для использования формулы расчета времени реверберации - Т.

Если аср<0,2 и не учитывается поглощение звука в воздухе, то Т = 0,163 V ; '

Ьсли 2; тс время резер0е;;ац::и вычисляется ¡¡о формуле:

I - С. 163 V ; (12)'

- 1:Ш-аср)

При различных значениях козо&ощентоз звукопоглощения время реверберация рассчитывается по формуле :

Г - _0,163 •»' ; (13)

I £! ^(ЬОср)

где

V - объем зала (помещения),м3;

Йоби - общая плоцадь поверхностей помещения ;

<*! - коэффициент звукопоглащенля помещения (1-поверхности);

- площадь 1-позерхнссти; Необходимо отметать, что значение времени реверберации Т зависит и. от материалов поверхностей (потолок, иол, стены ) помещен/.?.. Учитывая это. положение (13) можно переписать в виде: Т - 0.163 V . (М)

<Р«Хср) 30бч

где

Э06и = Е Б, ; ч>(аср)= - 1п(1-аср) - Функция среднего

коэффициента звукопоглащения. По вышеописанному алгоритму составлен программный модуль, который включен з состав комплекса программ оптимизации проектирования объектов массового зрелища. -.

В зависимости от поставленных условий и акустическим эффектов различают пять форм залов с соответствующими ахустичес-

Расстояние между источником звука и :

слушателем является минимальным:

В данной Форме учитывается направленность источника звука. Угол между лучами, направленными от источника к крайним передним местам является минимальным;

Отражающие поверхности, расположенные вблизи источника, посылают в зал максимальную звуковую энергию;

кими критериями: 1.

¿а

2.

4- ( ЁЕ: ) Отражающие поверхности создают в зале очаги концентрации звука, которые мсгут создать эхо;

5. ¡"5=: Вырождается спектр собственных частот и с-хо,

которое растет с увеличением размеров зала.

Математическая запись этих критерякв - не представляет особой слоанссти. Час?« задача сводится к ■; пояску "оптимума'- с учетом двух, к более критериев. В этом случае- задачу можно ре-нить двумя слоепособаки: графически и аналитически.

Сахэи оптимальной форкой зала, естественно, является га. при которой выполнятся все пять критериев.

Блок графического обеспс+еим. Блок графической поддержки системы разработан на ба.^е графического пакета дк^&ая. Функция блока--выдача результатов оптимизации зрительно по зала :: продольного профиля зала в виде проектных чертежгй. а именно:

- чертежа плана зрительного зала:

- чертежа продольного профиля зрительного зала с акцентом на полученный в результате оптимизации профиля пола зала: наклонная плоскость;, криволинейное поверхность; ломанная поверхность.

Из вышеописанных задач можно сделать заключение о том. что для полного и адекватного отражения изучаемого объекта необходимо разработать некоторое множество частных моделей, характеризующих оригинал с той или иной степенью точности. Математические модели описывают абстрактные отношения исследуемого объекта, поэтому они могу:' разрабатываться б любой достаточно определенной области, когда компоненты объекта находятся з конкретных соотношениях друг с другом л эти соотношения могут быть выявлены в процессе выработки планировочных и. архитектурных рецензий.

Б связи с этим в диссертационной работе нрадлш-иа меюли-ка разработки проблемно-ориентированных инструментальных систем о открытой базой данкнх. Главным механизмом работы данной системы является имитирование действия и рассуждения специалиста, работающего б выбранной области.

Лля комплексного решения задач проектирования СКЗ в диссертационном исследовании предложена инструментальная система

оптимизации ОМЗ, • основанная на принципах алгоритмизации, к математическому обеспечению которой предъявляются требования структурного единства при достаточном функциональном разнообразии.

Для того чтобы система была гибкой и эффективной, в работе реализована плавающая технология, которая позволяет генерировать, по требованиям проектировщика в зависимости от типа решаемой задачи, ее математическую модель, анализировать модель на корректность и выбирать требуемые модели и прикладные программы, производить выборку данных и. далее автоматически реализо-вывать задачу.

Задача формируется в блоке постановки задачи и вводится в операционный блок. По коду задачи в операционный блок из блока законов переписываются элементы математической модели задачи. '/,:> блока признаков выписывается соответствующая сервисная программа, в результате работы которой вырабатываются значения условных чисел, подставляемых в математическую модель задачи. Математическая модель задачи анализируется с помощью программ блока анализа моделей. Из блока модулей и прикладных программ пьюираютоя необходимые модули и программы, и-в операционном олике окончательно Формируется разрешающее уравнение, генерируется программа ее реализации, производится выборка чисел из "••'нка данных и реализуется численное решение задачи.

Предлагаемая система является открытой, т.е. j нее можно ; ключить и другие задачи, пока не сличенные в систему. Для уггто и блок критериев и ограничений включают вид целевой функции. условие и ограничение в алгоритмической форме.

оымкши.сть системы справочно-информационным модулем, постановка задачи в виде логической цепочки, на некотором фор-галыюм языке и дгллоговыИ режим работы с ней делают систему удобной для пользования.

Выводы и предложения.

В результате исследований решена задача, имеющая важное значение в развитии процессов проектирования объектов массового зрелища в республике; даны модели, алгоритмы и программно-инструментальные средства в области усовершенствования управления и моделирования процессов проектирования Oí/.З; практически pea-

лизованы полученные результаты научно-исследовательских разработок. Б частности:

- на основе обследования и статистических данных проведен анализ существующего состояния проблемы автоматизации процесса проектирования объектов массового зрелища в республике. Исследованы и выявлены проблемы, возникающие при оптимизации основных параметров проектирования ОМЗ;

- изучены и обобщены проектные материалы СКЗ республики;. -разработаны математические модели, алгоритмы и программные модули для оптимизации ОКЗ;

- формализованы задачи и разработаны математические модели. алгоритмы и программные средства оптимального расчета профиля згнтельскогп зала в'том числе модели многокритериальной •глимиьацм'.;

- раооаоопань математические модели, алгоритмы и программ-Нгк- модули расчета акустики в зрительском зале;

- подтверждена необходимость использования разработанных моделей и методик оптимизации при проектировании новых и развитии существующих ОМЗ;

- разработанные программы апробированы на реальных исходных данных и включены в комплекс прикладных программ, по функции. и структуре составляющих инструментальную систему для проектировщика;'

- разработана структура и программное обеспечение объектно-ориентированной инструментальной системы оптимизации структуры ОКЗ, включающая: -комплекс базовых математических мод«УИ1; базу данных характеристик типовых проркток ОМЗ: блок крятори'т и ограничений; блок анализа и принятия решений;

- проверка работоспособности разработанных алгоритмов и программ на конкретных задачах подтвердила основные теоретические предпосылки и высокую эффективность предлагаемого подхода. Результаты исследовании оформлены в виде методик, комплексов алгоритмов и программ и. внедрены в практику проектирования. Документально подтвержденный экономический эффект от внедрения результатов исследований составил более 120 тыс.еум-тод;

- результаты исследовании могут бить использованы при раз-ок-отке проектов ОМЗ различных типз. Применение поедлчгзгмой оооодпкп ^с отдаленным программным обеспечен;."-:-;? г.ез?..;;.-:-т : 'ю-

рабатывать оптимальные решения, обеспечивающие' экономическую, социально-экономическую, функционально-пространственную й-планировочную эффективность их проектов.

Основные научные уезилыпаты диссеутиконного исследования опубликованы в следующих работал:.

1. Алгоритм расчета акустики зала объектов массового зрелища/Алгоритмы. Ташкент: НПО "Кибернетика". 1997. Вып. N84.. Т. -С. 93-99.

2. Экономико-математические модели ' оптимизации архитектурно-планировочных решений (соавт. Далиев А. Щ.)//Сборник научных трудов междунар. конференции"Вопросы строительства и архитектуры Республики Узбекистан" - Ташкент. 1996.С. 48-50.'

3. Математические модели и алгоритмы автоматизации проектирования объектов массового зрелища (соавт. Джумабаев X. Р.) // Препринт Р-2-174.НПО-"Кибернетика". АН РУз. Ташкент.1996.

4. Алгоритм расчета акустики зала объектов массового зре-лища//Еш олимлар ва иктидорли талабалар-республика илмий- ама-лий конференцияси иизтирокчиларинг илмий ишлари туплами. Т. 1996.-С.-45-47.

5. Математическая модель и программный комплекс оптимального расчета зрелищных объектов/Лезисы докл. респуб. конференции "Состояние и развитие кибернетики в Узбекистане"- Ташкент. 1993. с. 85.

6. Разработка технического и программного обеспечения оптимизационных задач объектов массовых зрелищ// Тезисы докладов межд. симпозиума "Архитектурно-строительная наука в развитии экономики Республики Узбекистан"- Ташкент. 1994, С. 160

7. Применение методов искусственного интеллекта в решении задач проектирования(соавт. Далиев А.Ш)// Тезисы докл.междунар. конференци "Интеллектуализация систем управ, и обработка информации"- Ташкент. 199-1, С. 259. •

8. К вопросу применения многовариантных алгоритмов в процессе оптимизации градостроительного проектирования (соавт. Дали ов А.Ш.)// Тг-зиси докл. междунар. конференции "Математическое моделирование и вычислительный эксперимент"-Ташкент. 1934, С. ¡07

9. Математический и программный аппарат расчета профиля зрительного зала//Тезисы докл.международной конференции "Проблемы информатики и управления перспективы их рещния" - Таз-

о

кент, 1996. С. 55.

10. Математический модель, алгоритм и программа расчета акустики помещения (соавт. Джумабаев X.Р.)//Тезисы докл.международной конференции "Проблемы информатики и управления перспективы их решния" - Ташкент, 1996. С. 55.

11. Оптимальное размещения обьектов массовых зрелищ а застройке города//Сб. тез. докл. республиканской науч. конференции "Современные проблемы алгоритмизации"-Ташкент, 1996.' С. 271. .

271. . /

Г

- 0.3 -

Закирова Сайера Абдулхаковнанинг'Томоша объектлари параметрларини оптималлаштирикнинг математик моделларини урганиш ва яратиш" кавзуидаги диссертациясига аннотация

Диссертациядаги тадкикот иилари оммавий томоша объектлари-ни лойихалаштнрии масалаларини формаллаштириш, ушбу масалаларни математик моделлаштирншни ривозклантириш, оммавий томоша объект-ларини оптимал лойихалаш системаларига мое келадиган интеграл-ланган системаларни куриш услубларини таклиф этиш билан боглик.

Ишдан кузланган асосий максад оммавий томоша объектларини оптималлаштириш учун математик моделлар, алгоритмлар ва дастур--лар мажмуини яратишдир.

Белгиланган максадга зришиш борасида куйидаги масалалар хал этилди:

- оммавий томоша ' обьектларини лойихалаш муаммоларининг бугунги кундаги холатини тахлил этиш;

- томоша залининг кундаланг кесикини оптималлаш учун математик модел, алгоритм ва дастурлар мажмуи ишлаб чикиш;

- томоша объектларининг курилиш майдонларини ва иморати-нинг курилиш хамини опгималлаитириш учун математик модел, алгоритм ва дастурлар мажмуи.иилаб чикиш;

- томоша заликинг акустикасини хисоблаш учун математик модел, алгоритм ва дастурлар мажмуи яратиш;

- оммавий томоша объектларини лойихаловчи учун ускунавий ситема яратиш услубини «шлаб чикиш;

- лойихалаштириш ташкилотларидаги реал материаллар асосида назария ва ендаштанинг самарадорлигини тасдиклаш максадида иш-лаб чикилган алгоритмлар ва дас-турларнинг " ишлаш кобилияти"ни текпшриш.

Лисосртациянинг асосий нлмий натижалари турли оммавий томоша обшетларпни лойихалашглришининг автоматлаштириш масалаларини хал кпдиш учун иаючатик моделлар. алгоритмлар. дастурлар макууи, ма'ьлумотлар г;-, билпмлар жамгармасидан иборат булга!! ва аник бир масалшю хал пдошга Пуналтирллган ускунавий дастурлар сисп-маси яратдан иберат.

ANNOTATION

of the thesis by Sajers AWulkhakovna Zskirova Theme: "Research and foraation of mathematical trod?Is, as well as opti' mizaticn of parameters of rass entertainment objects"

This research work addresses the following objectives:, to outline the wain problems associated with' the designing mass sntortainment Gbjects (WEO); tc develop their msthessfcical Simulation, and, finally, to work out principles of formation of integrated sy'steix; as applied to systems of the hiEO's optimum designing.

The thesis under review is devoted to the research and working cut of mathematical models, algorithm and sol'tv;are of the MSO optimisation, as well as the creation of a problera-ori-ented instrumental system necessary to meet these purposes.

The atovs'inentioned purposes have necessitated the implementation of the following' tanks:

- the all-round analysis of the current situation with the designing of mass entertaira^nt oojects;

the working out af a mathematical ncdel, algorithm and software needed for tha optimization of a hall's profile;

- the formation of a ciathenatical model, algorithm and appropriate software needsd for the optimization of areas and construction volumes of MEC premises; . ~

•• tne. workin? cut of a-ciatheinatical model, algorithm and software module necessary for tha calculation of a hall's acoustics para~ it res;

- the development of an appropriate mathodics required for tha elation of an instrunerv-al system.which »ill be helpful for >,£0 designers;

- the efficiency verification of the algorithms and software, worked out in the course of this research work, in practice of planning organisations with the purpose of confirming tha main theoretical pre-requisites and the efficiency of the approach offered.

The main scientific result of the present thesis is the . creation of appitipriate instruments, mathematical models, algo-ritto and software .(including graphic one) and the relevant ..data-base, which in total make up the foundation of the prob. ler<-oriented system necessary for tha resolution of problems ' cs^ociaieri with the sutenstien of the KiEO designing- process.