автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Компьютерная поддержка процесса структурного проектирования сложных информационно-измерительных систем

На правах рукописи

Секачёв Виктор Александрович

КОМПЬЮТЕРНАЯ ПОДДЕРЖКА ПРОЦЕССА СТРУКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.11.16 - «Информационно-измерительные и управляющие системы» (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2006

Работа выполнена на кафедре "Вычислительная техника" Волгоградского государственного технического университета

Ведущая организация Самарский государственный технический университет .

Защита диссертации состоится 20 октября 2006 г. в Ю часов на заседании специализированного совета К 212.028.01 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, корп. ГУК, ауд. 203-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского госу дарственного технического университета.

Автореферат разослан « # » С&/тяЬрЦ 2006 г.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Муха Юрий Петрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Брусакова Ирина Александровна.

кандидат технических наук, Андреев Андрей Евгеньевич.

Ученый секретарь диссертационного совета

Авдеюк О. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Системный этап — наиболее важный этап в проектировании. От того, насколько корректно выбрана структура будущей системы, будет зависеть трудоёмкость реализации её компонентов на последующих этапах, вплоть до изготовления и испытания опытного образца. Системный этап проектирования целесообразен тогда, когда речь идёт о создании любого сложного материального объекта, включающего в себя несколько десятков функциональных компонент и подсистем. На системном этапе проектирования информационно-измерительных систем (ИИС), измерительно-вычислительных комплексов (ИВК) с использованием средств вычислительной техники, когда необходимо выбрать структуру, невозможно наиболее полно использовать возможности современных программных автоматизированных систем, так как в них нет реализации аппарата переменных экстремальных структур, позволяющих оптимизировать структуру по функциональному распределению.

В настоящее время нет специализированных программных пакетов, предназначенных именно для проектирования структур ИИС. Имеющийся ассортимент соответствует задачам проектирования ЭВМ и электронных устройств общего или специализированного назначения и лишь приспосабливается для нужд проектирования ИИС при возможности. Необходимость применения автоматизированного подхода при выборе структуры объясняется тем, что реализация сложной ИИС многовариантна, кроме того в процессе проектирования бывает необходимо подвергать оптимизации отдельные фрагменты или всю ИИС целиком, замещать отдельные блоки другими структурами, полученную структуру опять подвергать оптимизации и т. д. При этом во время оптимизации процесс необходимо контролировать и иметь возможность возврата назад, а по завершении - изменять полученные результаты. Чтобы выбрать наилучший вариант, необходимо много вычислительной работы на графах, которую можно переложить на средства современной вычислительной техники.

В связи с этим актуальной представляется задача создания программной системы, выполняющей эти функции, для реализации которой необходима разработка адекватной алгоритмической базы, позволяющей выбрать оптимальную структуру будущей ИИС.

Объектом исследования в данной работе является структура ИИС, для машинного представления которой используется граф, заданный в виде матрицы инцидентности.

Цель и задами исследования. Целью настоящей работы является создание алгоритмов и методик для построения программных автоматизированных систем, предназначенных для структурного проектирования сложных ИИС и их метрологического анализа.

В соответствии с указанной целью работы были поставлены следующие задачи диссертационного исследования:

Разработка математической модели для представления данных, отождеств-

ляемых со структурой проектируемой ИИС.

Разработка и модернизация существующих алгоритмов для структурных преобразований графов.

Разработка операторов для преобразования модели данных, отождествляемых со структурой ИИС.

Разработка методики проведения метрологического анализа на структурном уровне.

Разработка программного пакета для структурного проектирования ИИС и их метрологического анализа.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использовались метод замещения на графах, используемый для начального синтеза структуры, аппарат переменных экстремальных структур, основанный на модифицированном алгоритме Бёржа. Алгоритмы, реализованные автором, были реализованы на языке Object Pascal с использованием интегрированной среды разработки Borland Delphi.

Научная новизна. Основные результаты диссертационного исследования, имеющие научную новизну, заключаются в следующем:

■ Разработана алгебраическая модель иерархической и функциональной реализации структуры проектируемой ИИС с разбиением по уровням подсистем, устройств, блоков, субблоков, плат и т. д. в виде категорий и направленных графов и предложены операторы для преобразования структур при автоматизированном проектировании, представленных в виде упорядоченных множеств и модифицированных матриц инцидентности.

■ Разработан алгоритм преобразования функционального уравнения в граф на основе типовых фрагментов, которые в данном алгоритме представлены математическими функциями, отождествляемыми с блоками ИИС и алгоритм восстановления оптимизированной структуры на множестве наименьшей внешней устойчивости с учётом функционального распределения первоначальной структуры.

■ Разработан алгоритм для априорной оценки погрешности рассматриваемой структуры ИИС по заданному пути и выведены аналитические зависимости оценки погрешности для программно реализованной функции преобразования данных обычного направленного графа в двудольный. Практическую ценность имеет разработанное автором программное

обеспечение, которое может быть использовано для структурного проектирования ИИС.

Достоверность полученных результатов основана на непротиворечивых исходных положениях и корректных выводах с подтверждением экспериментальной проверкой разработанных алгоритмов. Реализация результатов работы.

Теоретические результаты реализованы в виде программных модулей, позволяющих проверить работоспособность разработанных алгоритмов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Алгебраическая модель структуры ИИС для функционального и иерархического представления, алгоритмическая модель представления структуры и аппарат её преобразования.

2. Алгоритмы программных модулей и принципы их функционирования.

3. Метрологический анализ структуры с произвольно заданными значениями погрешностей и получение аналитических зависимостей погрешностей в алгоритмах программы.

4. Результаты экспериментов, подтверждающих правильность разработанных алгоритмов и методик.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на семинарах кафедры «Вычислительная техника» Волгоградского государственного технического университета (2001-2006 г.г.), на научном совете по структурным методам проектирования измерительных систем Волгоградского отделения Метрологической академии Российской Федерации (2001-2006 г.г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Ресурсо - энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов» (г. Волжский, 2006 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 статей, из них 2 - в центральных научных журналах.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка используемой литературы (139 наименований) и четырёх приложений общим объёмом 183 страницы.

Личный вклад автора. Лично автором разработаны: алгоритм преобразования функционального уравнения в граф на основе эталонных фрагментов; модель данных для представления структуры; алгоритм восстановления оптимальной структуры на множестве наименьшей внешней устойчивости с учётом блочных функций; операторы для преобразования данных, отождествляемых с проектируемой структурой ИИС; алгоритм метрологического анализа структуры ИИС на этапе проектирования; инженерная методика структурного проектирования ИИС с применением программной автоматизации; методика качественной оценки погрешности программно-ориентированных алгоритмов ИИС на языке высокого уровня; методика замещения компоненты ИИС структурой, состоящей из компонент другого уровня, а также программная реализация всех разработанных алгоритмов. Были поставлены эксперименты по получению качественных соотношений для процедуры преобразования в двудольный граф, по проектированию оптимизированной структуры ИИС машиностроительного производства для сети обрабатывающих центров МЛ-622 с метрологическим анализом до и после оптимизации. Все эксперименты были проведены лично автором.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность выбора темы диссертационной работы, охарактеризованы объект и предмет исследования, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, дано краткое изложение результатов по основным разделам.

В первой главе рассмотрены структурно-иерархические методы при проектировании измерительной системы с аппаратно-компонентной детализацией по уровням иерархии. Детализация может быть различной в зависимости от рассматриваемого случая проектирования.

Также приведено описание задач, реализованных в виде программных средств на основе структурно-иерархического подхода на графах. Это задачи распознавания графических образов (векторизация растровых изображений), задачи построения диалоговых систем класса «человек-машина» в рамках смыслового анализа текстов (системы машинного перевода), компоновка компонентов радиоэлектронной аппаратуры и трассировка печатных плат (известные системы компоновки и трассировки), проектирование систем экологического мониторинга (выбираются известные распределённые структуры на основе известной топологии сетей). Представлена сравнительная оценка известных структурно-иерархических методов в применении к проектированию ИИС (таблица 1).

Сравнение метода замещения с наиболее известными приложениями структурно-иерархического метода. ___Таблица 1

Характеристика признака при автоматизированной реализации Метод замещения Метод распознавания изображений Метод смыслового анализа текстов Метод при трассировке печатных плат

Наличие исходного объекта для преобразований Нет Да Да Да

Возможность повтора отдельного фрагмента алгоритма Да Нет Нет Да, если заданы интервалы

Возможность повтора всего алгоритма в целом Да Нет Нет Только, если получены неудовлетворительные результаты трассировки

Учет функциональности отдельного элемента Да Нет Нет Нет

Возможность применения оптимизации к отдельным фрагментам структуры Да Нет Нет Да, если сохраняется исходная структура графа

Возможность применения оптимизации по алгоритму Бёржа Да Нет Нет Нет

Перераспределен ие функций по вершинам новой структуры Да Нет Нет Нет

Уточнена поставленная задача, определено то, что можно автоматизировать в структурном проектировании.

Во второй главе описаны теоретические принципы построения многоуровневых структур измерительных систем на основе теории категорий и в графовом представлении.

Для того, чтобы построить основополагающую базу, по которой в свою очередь можно частично автоматизировать процесс, необходимы:

1) Наличие адекватного математического аппарата;

2) Возможность чёткой представимости будущей системы;

3) Возможность реализации математического аппарата существующими языками аппаратных устройств.

Пусть проектируемая система S должна выполнять совокупность функций F при помощи функциональных элементов F(A) из категории Е. На уровне самой системы справедливо выражение:

S(F)=HomE(F(A),S)

Система S декомпозируется на подсистемы Pds i, Pds2,..., Pdsn. На уровне подсистем для подсистемы Pds i можно записать: SI(F)=HomE(F,(A,),Pds1)

Поскольку имеется n-подсистем, то второй уровень представим как: S(F) = Нош Е (F, (А,), Pds,) + Нот Е (f,(a ,), Pds,)+... + Нот Е (f„ (а „), Pds „)

Можно сказать, что множество функций, выполняемых системой S, является отображениями функциональных элементов F|(Ai)> F2(A2), ..., F„(A„) на подсистемы Pdsi, Pds2, ..., Pds„ соответственно. Здесь А|, Аг, ...,А„ - функциональные элементы уровня подсистемы.

Проектируемую структуру измерительной системы лучше всего представлять в виде ориентированного графа, где вершины - компоненты проектируемого объекта (подсистемы, узлы, устройства или блоки проектируемой системы), а рёбра — связи между этими компонентами.

Удобство представления графа в рамках данной работы связано с автоматизированным проектированием, поскольку граф как объект дискретной математики легко формализуется для машинного представления.

При проектировании сложной, топологически распределённой системы на первом этапе она представляется в виде графа G|(V,E). В этом графе множество

вершин V состоит из одной вершины, а множество рёбер Е есть пустое множество. На уровне подсистем имеем граф С2(У|,Е|), где мощность У| и Е| больше единицы. В этом случае множество V есть множество подсистем, где каждой вершине соответствует подсистема. Множество рёбер есть совокупность внутренних интерфейсных связей между подсистемами. На третьем уровне имеем N2 = 1еп(У|) графов Оз(У2,Е2), где каждый элемент множества V] разбивается на множество У2, а 1еп - мощность множества (количество элементов, входящих в него). В данном случае это - количество подсистем. Нетрудно увидеть, что общее количество узлов на третьем уровне равно £ 1еп(У2).

I

На этом уровне ясно прослеживается как внутренние, так и внешние межблочные связи. Первые существуют в пределах, если брать уровень подсистем, то подсистем, если устройств - то устройств. Внешние связи на уровне системы - общесистемные, по которым информационные сигналы направляются в систему и выходы, по которым преобразованные сигналы направляются во вне. Следовательно, множество Е2 — внутренние связи в пределах одного устройства. Элементы множества Е2 могут пересекаться с элементами множества Е|, так как отдельные элементы У2 могут быть связаны с элементами VI внешнесистемными связями.

Возможна не только графовая [4], но и формульная и операторно-категорная формы, в котором каждый символ формулы может содержать формулу.

На рисунке 1 видно, что на каждом уровне представления проектируемая система полностью сохраняет список выполняемых функций.

На самом первом этапе граф системы будет 5=0(У,0).

На уровне подсистем - 8=С(У„, Е(У)„), где п - индекс входящей подсистемы.

На уровне узлов общий граф системы есть объединение графов 81, ..., Бп, каждый из которых имеет вид: 8п=0(Ут, Е(У)т), где т - индекс узла п-

■ п

подсистемы, и значит в = иэ„, следовательно Б = ио(У„,„, Е(У)пт).

1 I

Под моделью данных в нашем случае понимается совокупность множеств однородных элементов, которые непосредственно могут принимать участие в обработке.

Структура ИИС в программной системе отображается как объект, основанный на ориентированном графе С(У,Е), где V — список вершин графа О, Е -множество упорядоченных пар элементов графа в. Пусть задана функция Р:У—>М если речь идёт о пометке вершин и Р:Е—>М, если речь идёт о пометке рёбер. Здесь М — множество пометок. В нашем случае у графа имеются следующие пометки вершин:

М| - множество имён вершин графа в;

М2 - множество координат абсцисс положения вершины Уп в координатах контекста отображения;

Мз - множество координат ординат положения вершины \'„ в координатах контекста отображения;

Мд- 8 вариантов позиций положения элемента множества имён вершины V,, на контексте отображения;

М5- множество символов блочной функции, отображённой в вершину У„;

Мб-множество указателей входящих и выходящих связей, а так же отсутствия связи.

Проектируемая ИИС на —х самом первом уровне V__^

У р о в t и ь поисистем

в,

ЛОВ •

Используя эти множества и объединяя их, получим объект представления графической структуры ИИС для компьютерной поддержки: Ср(ур,Ер), где Ур —» {М|,М2,М3,М4,М5,М6}, а Ер —> {Е0,,Е02}. Сам граф можно представить

способом, основанным на прямоугольной матрице инцидентности (п х т), где п-количество строк матрицы или вершин графа, ш-количество столбцов или связей.

Полная формализация представимости в виде множеств имеет вид (структура Б г):

sf с (m; и m; и m; и mi и m^UmL)

sf<=(m;u m;u m;u m;u mjUml.)-

Можно вести обработку структуры ИИС непосредственно обрабатывая вышеназванные множества М, что удобно при редактировании структуры. При обработке набор множеств М переводится в структуру Sf.

Над любыми множествами можно производить операции обработки (добавление элементов, удаление, пометка), а над элементами множества - операции объединения, разности, дублирования элементов. Поскольку граф С^описы-вается с помощью перечисленных множеств, операции над этими множествами приводят к его преобразованию. , при редактировании графа при one-

Gp(Vp,Ep)= g;(v;,E')uGi(vpl.E|), где Vp := VjuV; & Ep := EjuEj. Данная

операция имеет место при копировании нескольких вершин или добавлении структуры.

Помимо декомпозиции графа применяется и оптимизация, которая возможна на всех уровнях иерархии, кроме уровня, содержащего неделимые компоненты элементной базы.

Оптимизация ведётся путём нахождения множества наименьшей внешней устойчивости (МНВУ) по алгоритму Бёржа, притом для каждой структуры ИИС возможно несколько вариантов МНВУ. Построение на МНВУ новой, оптимальной структуры идёт с использованием функционального распределения первоначальной структуры. Алгоритм восстановления приведён ниже.

Шаг 1. Берётся исходный граф. Над множеством вершин исходного графа X и МНВУ Т производится операция разности Х\Т = ТО, для формирования множества вершин 7. исходного графа, не вошедших в МНВУ, из множества X.

Организуются два вложенных цикла, первый по мощности МНВУ, второй - по мощности множества списка вершин, в МНВУ не вошедших.

Шаг 2. При условии наличия в множестве Ъ вершины и наличии прямой связи между вершиной из множества Ъ и вершиной из МНВУ выполняются следующие шаги:

Шаг 3. В исходной структуре ИИС определяются вершины, смежные с вершиной из множества X.

Шаг 4. Подсчитывается количество связей для каждой из смежных вершин.

Шаг 5. Из смежных вершин выбирается вершина с максимальным количеством связей.

Шаг 6. К вершине с максимальным количеством связей присоединяется вершина из множества 2. (склеивание вершин графа).

Шаг 7. Удаление из множества 2. обработанной вершины.

рации объединения графов

и

получается граф

Шаг 8. Функция вершины, не вошедшей в МНВУ, подвергается, если представляется возможным, разрезанию. Если разрезание на п частей осуществить невозможно, в недостающих частях пишется * 1. Разрезанные части функции или сама функция распределяется к остающимся вершинам, причём выбираются вершины с наименьшей сложностью функций.

Шаг 9. Повторение шагов 2-8 до тех пор, пока не будут просмотрены все вершины исходного графа структуры ИИС, как вошедшие, так и не вошедшие в МНВУ.

Шаг 10. Из нового графа удаляются кратные связи.

Пусть, например, поиск оптимума МНВУ применяется к подсистемам Б: и 84. В этом случае после применения будем иметь портреты графов: Б, и . Тогда граф системы будет описываться так:

8 = где Б;, и 84-соответственно С(У2т, Е(У);т) и

С(У4т, Е(У)4т). Вид этих графов зависит от способа выбора варианта МНВУ.

Для непосредственного создания структуры графа необходимы стандартные операторы для структурного преобразования - операторы добавления вершины, добавления дуги (связи), удаления вершины, удаления дуги (связи) - это типичные операции для графа. В случае с проектированием многоканальной системы необходим оператор копирования нескольких вершин с имеющимися связями. В целях формирования лучшего образа для восприятия необходимы операторы переноски (изменения координат положения) одной и нескольких вершин. При переходе на качественно новый уровень проектирования (например, с узлов на блоки) необходим оператор расширения вершины структурой графа нового качества.

Введём соответствующие обозначения для графа ОЬ, имеющего п-вершин и у-связей (рёбер).

___Таблица 2_

Обозначение Расшифровка Мощность

Для диалогового режима и матрицы инцидентности

Ы, Множество имён компонент ИИС п

N2 Список положения текста имени компоненты п

Ы3 Список функций компонента п

N4 Список абсцисс положений каждого компонента на контексте отображения п

N5 Список ординат положений каждого компонента на контексте отображения п

Для матрицы инцидентности

Н Список идентификаторов прямых или кривых линий связи 2

Для диалогового режима

L, Список порядковых номеров компонент исходящих линий связи V

L2 Список порядковых номеров компонент входящих линий связи V

Тр Тип линии связи (прямая или кривая) V

Под Н понимается идентификатор входа для прямой линии (1) или кривой (2), исход отображается (--I) для прямой и (—2) для кривой. Порядковые номера вершин 1 - для исхода, j - для входа. Для заполнения используется 0.

Каждый элемент списков N| — n5 имеет порядковый номер, причём порядок положения элементов списка N| определяет порядок положения элементов в списках N2 - n5.

Соответственно, представление структуры ИИС в процессе диалогового режима запишется как:

Пц, ni2,...,nin — элементы списка имён элементов (компонент) ИИС; П21, П22,...,пзп— элементы списка положений текста имени компоненты; п4|, п42,...,П4п - абсциссы компонент на контексте отображения; П51, п52, П53,. • • ,П5П — ординаты компонент на контексте отображения; П31, П32, пзз,...,пзп - элементы функций компонент; tpi, tp2,...,tpv - элементы идентификаторов типов линий; (In,; I211), (Ii¡2; hj2),■■■. (hivS bj»)-порядковые номера компонент, из которых входит или выходит связь в данную вершину, где inj- натуральные числа, принимающие значения от 1 до п.

Представление на основе матрицы инцидентности (МИ) запишется как: пц, п2|> гщ, Пя, п3|, hm, h2i2, П|2, П22, П42. п52, П32, 0|, 02,...,0V

П|п, П2„, П4П, lijn, Пз„, — h|j|, —h2i2,..., h|i»,

где П|„ - n-й элемент списка Nü п2п - n-й элемент списка N2; n4n - n-й элемент списка N4; njn - n-й элемент списка N5; n3n - n-й элемент списка N3; —Ьт/Ьт -исход/вход прямой линии; —h2i2/h2j2 - исход/вход кривой; Oy-элемент заполнитель.

В таблице 3 показано представление данных до и после применения оператора добавления структуры Dh (d-вершин, е-связей, описание множеств МГМ5 аналогично N1-N5, риг- натуральные числа, принимающие значения от 1 до d, показывающие порядковые номера компонент, из которых входит или выходит дуга).

_ _ Таблица 3

Представление в процессе диа- В виде матрицы инцидентности

логового режима

До пи, П|2,...,П|„; До пм, п2|, п4Ь п5|, п31, Ищ, Ь:;2.....-Ь||Ч

П|2, П22, П42, П52, П32, 0|, 02,...,0»

П41, П42,...,П4П;

Пл, П52,...,П5„; П1л. П2п, П4„, П5„, Пзп, --Ьу|,

Пл. Пз2,...,Пз„; --h2i2.---.hiiv

1р|,1р2,...1рУ;

(1щ; I2.ii )• Он*; ).....

(1 1 IV» )

После После Пи, П21, П4|, Пл, п3|, Ь,,,, Ь2|2, ...,

гпщ+п). гП|(2+п)>---.т1(а+п);

"21. П22,--->Пзп-|. П|2. П22, П42. П52, П32, 0|, 02,...А,

ГОгп+п), ГП2(!+П)>--->П12(|+Л); 0(у+2)>--->0(у+е)

П41, П42,--.,П4„_|,

пЦнп). пЦг-иф. ■ -.тЦа+п); П|п. П2п. П4„, П5,,, Пз„, —Ьц|, —Ь:,2,...,

"51, П52,..-,П5„.|, 0<у+1)> 0(1'+3>,-• ->0(у»с)

ПЪо+п). ГП5(2+|0,...,т5(с]+п)"> Щцич). т2(1»п). ГГЦНпЬ 1Т1$(|»Л), тц|.п), 0ь

П3|, Пз2,..-,Пз„_1, Ог. 0У, ~Ь|(|+рх»-и), 0(у<-2),.■

тз(1+п)> тз(2+п)>--->тз(<)+п); Щ|(2+п). П12(2+п). ГСЦ2+П), т5(2+п), тз<2*пЬ 0|,

О2, 0у, Ьц^рцу+и, Ь2к+р)(У+2),...,0ц+с)

Cl.ii; Ьл). Онг; l2j2).....

Ом»; Ь^). Щ|(с1+п), ГП2(с!+п)> ГГЦа+п), ПП5(с)-|-п). т.1(с1-п). 0|.

(1 цр+пх«+1 >;12<гн,)(ч-м>),.. -, О2, 0у, 0(у+|), — Ь2(|+рЦу+2|1---.—

Применение вышеописанных операторов к проектируемой структуре возможно как в автоматизированном, так и в автоматическом режимах, которые функционируют на основе определённых алгоритмов синтеза, применяемых при проектировании ИИС в зависимости от области применения.

При проектировании ИИС удобно использовать типовые фрагменты структуры ИИС, уже разработанные ранее и аппаратно реализованные. Эти фрагменты можно хранить в виде матрицы инцидентности в текстовом файле. Если известно функциональное уравнение и способ сопряжения этих структур, то задача автоматического построения структуры из фрагментов легко формализуется для реализации на ЭВМ. В работе реализован пример построения структуры из функциональных элементов, реализующих преобразования вычислительного характера (суммирование, умножение, тригонометрические функции) и показано, что соответствующая автоматизированная подсистема обязательно должна содержать в себе синтаксический анализатор, образцы функциональных элементов, их представление в виде графа, редактор полученной структуры. Ниже приведён пошаговый алгоритм для процесса построения структуры из строки функционального описания.

Шаг 1. Выделяются коэффициенты, которые ассоциируются с входными и промежуточными сигналами и записываются в виде порядкового множества;

Шаг 2. Выделяется первый функциональный элемент;

Шаг 3. В выделенный функциональный элемент подставляются коэффициенты из порядкового множества, полученного в шаге 1.

Шаг 4. Замещение выделенного функционального элемента фрагментом структуры графа из базы, представленным в формате, на основании матрицы инцидентности;

Шаг 5. Объединение фрагмента структуры графа с получаемой структурой ИИС путём операции присоединения;

Шаг б. Выполнение шагов 2-5 до тех пор, пока строка не будет иметь нулевую длину.

Шаг 7. Правка (если необходимо) полученной структуры ИИС или структуры её фрагмента в зависимости от конкретной решаемой задачи.

Для произвольной измерительной процедуры, элементы которой описаны в базе, построение осуществляется автоматически. Пользователь сам может редактировать эту базу, путём добавления в неё операндов структур.

Третья глава содержит описание основных алгоритмов на псевдокодах, без которых невозможно применение автоматизированного подхода при проектировании, и функциональное описание модулей, формат данных для обработки, некоторые рабочие экраны, состав разработанных программных средств.

Создание компьютерной поддержки для структурного проектирования ИИС при реализации теоретического подхода построения структур ИИС, подразумевает создание соответствующей программной системы. Всякий процесс проектирования есть эвристически направленный, сложный, с элементами иге-рации алгоритм. В общем виде он характеризуется:

1) наличием нечёткости в некоторых пунктах представления априорных знаний;

2) наличием мультипликативности при реализации в зависимости от анализа измерительной ситуации (ИзмС) и предметной области (ПрО);

3) наличием недетерминированности выводов (в зависимости от процесса анализа и процесса оптимизации возможно наличие нескольких вариантов структуры графа ИИС для первоначальной структуры);

4) наличием итерационных циклов при первоначальном проектировании и наличием многопараметрических условий, которые могут повторяться и не повторяться в зависимости от измерительной ситуации.

Исходя из аспектов автоматизированного подхода при проектировании структуры можно построить программную систему, позволяющую частично автоматизировать процесс проектирования. Полностью автоматизировать процесс проектирования сложной ИИС, состоящей из большого количества разнокачественных по свойствам блоков и имеющей сложную связность и алгоритмическое управление на основе эвристики, при сегодняшнем уровне развития средств вычислительной техники, невозможно. Необходима корректировка и дополнение объекта проектирования (структуры ИИС), кроме того, ввод структуры исходной

ИИС может быть выполнен вручную, попросту говоря, нарисован. Если известно измерительное уравнение процесса, которое состоит из функциональных элементов, то необходим преобразователь в форму графа. Метрологический анализ тоже можно автоматизировать. Поэтому пакет программ должен включать в себя:

1) Графический редактор векторного типа для редактирования структур, представленных в виде графов [З]. Он должен выполнять следующие действия:

- добавлять в структуру новые блоки (вершины графа) в графическом режиме с указанием блочной функции и координат положения;

- удалять уже существующие;

- перемещать вершины графа каждую по отдельности и вместе;

- редактировать блочные функции;

- отображать проектируемую структуру визуально;

- сохранять описание структуры ИИС в файл;

- сохранять графическое изображение структуры в файл для включения в

системы документооборота.

2) Программный модуль, позволяющий выполнять оптимизацию структуры с формированием таблицы замещения и на её основе таблицы функций, чтобы определить формирование нового функционального распределения.

3) Программный модуль, позволяющий отображать исходную/оптимизированную структуру ИИС.

4) Программный модуль, позволяющий сохранять/загружать её в файл.

5) Программный модуль, позволяющий по функции, созданной в виде строки, синтезировать граф.

6) Программный модуль, позволяющий оценить погрешность выбранного участка или всей ИИС.

Реализация программного средства для структурного проектирования ИИС, содержащего вышеперечисленные программные модули, может быть выполнена как интегрированным программным средством, так и в виде пакета программ, состоящего из нескольких программ, при этом каждая программа должна включать в себя модуль из п.4.

Данные сохраняются в файле, имеющем текстовый формат в виде строк, состоящих из буквенных и цифровых символов. Текстовый файл удобно построчно считывать и записывать. Здесь нет необходимости использовать технологии баз данных, поскольку объём данных, описывающих структуру, отображаемую в виде графа, небольшого размера, даже если содержит несколько сотен вершин и тысячу связей. Кроме того, данные записанные в виде текстового файла, удобно преобразовывать для типовой обработки, представленной в программной реализации и нет необходимости проектировать схемы для доступа к реляционным базам данных.

Основной задачей при сохранении графа является запись данных на магнитный или оптический носитель для длительного хранения и последующего чтения для просмотра или внесения изменений.

При сохранении данных о графе в файле необходимо, чтобы сохранились координаты положения вершин на рисунке, названия вершин графа, сведения о положении текста названия вершин, сведения о блочных функциях, наконец, само представление графа с помощью МИ [3].

Представление ориентированного МИ более наглядно, чем матрицей смежности, поскольку отчётливо просматриваются связи между вершинами и легче обрабатывать структуры.

Программный пакет состоит из 4 программ: функционального синтезатора структур по символьному описанию функций (ФСС), функционального оптимизатора структур (ФОС), модуля оценки погрешностей (МОП) и редактора иерархических структур (РИС).

Опишем назначения этих программ.

1) ФОС позволяет:

- генерировать произвольные структуры графов с произвольно синтезированными функциями;

- сохранять структуры в файл;

- сохранять изображения графа в файлы *.етГ;

- загружать структуры из файла;

- отображать исходную и оптимизированную структуру в явном виде;

- отображать двудольный граф в явном виде;

- редактировать структуры и блочные функции в явном виде (удалять вершины графа, связи, добавлять новые вершины с блочными функциями, копировать и перемещать как одну, так и несколько вершин);

- получать оптимизированную структуру как автоматически (с включением произвольной вершины из верхнего ряда

двудольного неприводимого графа с максимальным числом связей), так и в диалоговом режиме, когда пользователь сам выбирает вершину из верхнего ряда двудольного неприводимого графа с возможностью отката назад;

- просматривать для структуры графа таблицы замещений и функций,

нового функционального распределения, вершин новой структуры. >

2) ФСС позволяет:

- по измерительному уравнению, заданному в виде строки функции, аналогичной функции в языке программирования, получить структуру графа, которую можно отредактировать. Функциональные элементы и их структурное представление находятся в файле образцов;

- редактировать полученную структуру в редакторе графов;

- сохранять полученную структуру в файл;

- сохранять изображения графа в файлы *.ет£

3) МОП позволяет:

- загружать структуры ИС из файлов;

- определять погрешности участков структуры графа и всей структуры.

4) РИС позволяет выполнять те же действия, что и редактор ФОСа, кроме того позволяет проводить детализацию блоков структурами в диалоговом режиме.

Программная реализация данного метода имеет графический оконный интерфейс [1, 2]. Работает под управлением операционной системы \Ут95/98, ЫТ4, 2000, ХР. Для первоначального ввода данных предусмотрены генератор структур и редактор графов. Взаимодействие пользователя и программы производится путём клавиатуры и устройства позиционирования.

Четвертая глава содержит сведения по метрологической оценке проектируемой ИС на этапе создания структуры, разработан алгоритм оценки, оценена погрешность произвольно сгенерированной структуры по данному алгоритму. Программно реализован модуль для такой оценки.

Для метрологической оценки в нашем случае наиболее приемлемым является применение имитационного моделирования (ИМ). Можно предположить, что общая погрешность системы есть набор сумм погрешностей всех компонентов ИИС одной и той же меры.

Для оценки погрешностей можно предложить следующий обобщённый алгоритм [4]:

Рисунок 2 - Обобщённый алгоритм оценки погрешностей для структуры однородного уровня

1) Так как, несмотря на количество уровней в иерархии представления структуры, она на каждом уровне представляет собой единое целое, т.е. общесистемная функция не меняется, значит, общесистемное значение погрешности так же не изменится.

2) В случае, когда необходимо выборочно оценить погрешность выбранного фрагмента структуры для уровня п вручную или автоматически находится кратчайший nyTbV между вершинами v„Hvt из неповторяющихся компонентов.

3) Если путь V не задан по умолчанию, то определение кратчайшего пути между вершинами vn и vk производится автоматически, согласно теореме Менге-ра. Подробный алгоритм, реализованный на алгоритмическом языке Object Pascal, приведён в приложении.

4) Проход по полученному пути V со сложением/вычитанием погрешностей компонентов элемента пути и смежных с ними элементов.

Выбор начальной и конечной вершин пути осуществляется назначением имён системных составляющих, принадлежащих одному уровню. Имена и структура, где надлежит искать этот путь, заданы изначально. Путь должен быть кратчайшим и не содержать циклов, повторяющихся вершин, уже пройденных путей.

Для прохода по заданному маршруту для каждой вершины из пути составляется массив смежных вершин. Далее имя каждой вершины, смежной с именем вершины из списка пути, заменяется на её номер, который будет совпадать с порядковым номером строки из исходной структуры. В этом случае необходимо учитывать и связи от вершины, и к вершине. В первом случае погрешность будет вычитаться, во втором — складываться. После сложения погрешности для первой вершины то же будет проделано и со второй, и так далее, пока не будут учтены все вершины пути.

Заключение содержит выводы по диссертации.

Приложения содержат характеристики реализованных программных модулей компьютерной поддержки и требования к аппаратному и системному программному обеспечению (приложение 1), пример машинного представления данных при обработке структур (приложение 2), исходные тексты наиболее важнейших процедур и функций на языке Object Pascal (приложение 3). В приложении 4 приводится пример метрологической оценки погрешности, вносимой структурой ИИС машиностроительного производства для контроля режимов обработки изделий и технологических измерений, известной для обрабатывающих центров MJ1-622. Затем структура этой ИИС была оптимизирована и снова оценена погрешность, вносимая структурой. Показано, что во втором случае погрешность меньше. Это объясняется тем, что пути в оптимизированном варианте короче.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В ходе выполнения данной работы были получены теоретические и практические результаты, которые могут быть использованы для проектирования структур ИИС и предварительной оценки их погрешностей, а именно:

1. Получены операторы для преобразования данных, отождествляющей собой структуру ИИС, в процессе проектирования.

2. Разработан алгоритм преобразования функционального уравнения в граф на основе типовых фрагментов, которые в данном алгоритме представлены математическими функциями, эквивалентными блоками ИИС.

3. Реализован программный пакет, в который входит редактор структур, оптимизатор структур ИИС с учётом блочных функций, программный модуль для расширения блоков структуры ИИС другой структурой, модуль для преобразования функций в граф, модуль для моделирования и обобщённой оценки погрешностей спроектированных структур ИИС.

4. Выведены аналитические зависимости оценки погрешности для программно реализованной функции преобразования данных обычного графа в двудольный и предложен алгоритм для получения подобных аналитических зависимостей. Приведён пример метрологического исследования измерительного канала ИИС машиностроительного производства до и после применения оптимизации.

Использование разработанных программных модулей позволяет сократить время структурного проектирования ИИС.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Муха Ю.П., Секачёв В. А. Общая оценка погрешности медицинской измерительной системы на этапе создания её структуры //Биомедицинская ради-электроника. — 2006. — № 4. - С. 47-53.

2. Пастухов Р.П., Секачёв В.А. Автоматизация процесса проектирования средства технической диагностики ЯМР-томографа. //Вопросы физической метрологии. Вестн. Поволжск. отд. Метрол. акад. России. - 2004. - № 5. - С. 22-33.

3. Секачёв В.А. Специализированный программный пакет для автоматизации проектирования измерительных систем //Биомедицинская радиэлектроника. - 2003. - № 6. - С.59-61.

4. Секачёв В.А. Структурно-иерархический метод на графах для проектирования информационно-измерительных систем. //Вопросы физической метрологии. Вестн. Поволжск. отд. Метрол. акад. России. - 2005. - № 2. - С. 3 - 12.

5. Секачёв В.А. Программное обеспечение для структурного проектирования сложных ИИС // Ресурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. 26.09-27.09.2006г., г. Волжский / Сборник научных статей - Волжский: Филиал ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Волжском, 2006

Подписано в печать 45 09 2006 г. Заказ № /? У^ . Тираж 100 экз.Печ.л. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, Волгоград, ул. Советская, 35

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ И АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ИЗВЕСТНЫХ НА НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПРИМЕНЕНИЙ СТРУКТУРНОГО ПОДХОДА.

1.1. Проблемы и перепекшим синтеза сложных систем.

1.1.1. Сложность процесса проектирования больших систем.

1.1.2. Известные методы проектирования.

1.1.3. Определение процесса проектирования.

1.2. Применения структурного подхода при решении задач проектировании.

1.2.1. Сущность структурного подхода.

1.2.2. Применения структурного подхода при проектировании алгоритмов распознавания графических изображений.

1.2.3. Топологические методы па графах при конструировании печатных плат.

1.2.4. Топологические методы па графах при проектировании распределенных систем экологического мониторинга (СЭМ).

1.2.5. Топологические методы при проектировании диалогов человеко-машинных систем и при смысловом распознавании текстов.

1.3. Постановка чадами.

1.3.1. Подходы при проектировании измерительных систем и обоснование применения автоматизации при структурном проектировании И НС.

1.3.2. Анализ недостатков рассмотренных применений структурного подхода с точки зрения проектирования ИИС.

1.3.3. Концепция разрабатываемой компьютерной поддержки.

Системный этап - наиболее важный :шш в проектировании. От того, насколько правильно и корректно выбрана структура будущей системы, будет зависеть трудоёмкость реализации сё компонентов па последующих этапах, вплоть до изготовления и испытания опытного образца. Системный этап проектирования целесообразен тогда, когда речь идёт о создании любого сложного материального объекта, включающего в себя несколько десятков функциональных компонент и подсистем. Можно его применять и при проектировании нематериальных объектов, в частности алгоритмов и профамм большой сложности. Вряд ли стоит говори ть об использовании системного подхода при проектировании неделимых элементов конструкции (деталей), например, радиодеталей (типовых микросхем различной степени интеграции, транзисторов, диодов, трансформаторов и т. д.), потому что здесь имеет место или расчёт, или выбор необходимых из списка. Имеются программные пакеты для аппаратного программирования микросхем ПЛИС и ПЛМ, предназначенные для реализации цифровых логических схем. Кроме того, имеются программные пакеты для расчёта и моделирования режимов электронных аналоговых и цифровых принципиальных схем (MATLab, SimuLink). На начальных этапах проектирования ИИС, ИВК с использованием средств вычислительной техники, когда необходимо выбрать структуру, невозможно наиболее полно использовать возможности современных программных автоматизированных систем, так как в них пет реализации аппарата переменных экстремальных структур, позволяющих оп тимизировать структуру по функциональному распределению. Программные пакеты (MicroCap, PSpicc) используются на этапе схемотехнического проектирования, когда по имеющейся принципиальной схеме некоторого компонента системы и необходимо рассчитать, например, переходную характеристику с расчётом 'токов во всех ветвях схемы, чтобы убедится, что все радиоэлектронные приборы со своими параметрами подобраны правильно или необходим новый подбор. Пакеты MicroCap, Pspice - пакеты анализа, в то время'как проектирование - проблема синтеза. При конструкторской реализации схемы электрической принципиальной в виде печатных плат используется своя группа программных пакетов (PCAD).

Специально для проектирования структур ИИС пет вообще никаких программных пакетов. Приведённый ассортимент соответствует задачам проектирования ЭВМ и электронных устройств общего или специализированного назначения и лишь приспосабливается для нужд проектирования ИИС при возможности. Это автоматизация анализа электронных схем, моделирования их функциональности, системы для компоновки/разводки печатных плат, блоков, конструкторские пакеты для проектирования корпусных, крепёжных и механических элементов.

Однако ПС для автоматизированного проектирования и выбора оптимальных структур систем на самом первом, системном этапе до сего времени пока не существует, хотя, как упоминалось в самом начале, от выбора начальной структуры в связи с данными ТЗ и A3 во многом зависят характеристики проектируемого изделия и их соответствие заданным требованиям. Имеются редакторы графов, которые предназначены для различных учебных целей [33], но они проблему структурного проектирования не решают. Необходимость применения автоматизированного подхода при выборе структуры объясняется тем, что реализация сложной ИИС мпоговариаитиа, кроме того в процессе необходимо подвергать оптимизации отдельные фрагменты или всю целиком, или замещать отдельные блоки другими структурами, полученную структуру опять подвергать оптимизации и т. д. При этом во время оптимизации процесс необходимо контролировать и иметь возможность возврата назад, а по завершении - изменять полученные результаты. Чтобы выбрать наилучший вариант, необходимо много вычислительной работы на графах, которую можно переложит!, па средства современной вычислительной техники.

В настоящее время сложные ИИС, ИВК, ВС и сети всё более широко входят во все сферы общественной жизни - от сложных производств до быта. Системы современных ИИС и ИВК могут включат!, в себя разнородные системы, тесно связанные друг с другом, при этом каждая подсистема выполняет спою строго определённую функцию. Совместное функционирование подсистем, определяет функционирование всей системы в целом. При сбое функционирования хотя бы одной подсистемы общая функция изменяет вид, в результате нарушается функционирование со всеми вытекающими отсюда последствиями.

В первой главе данной диссертации рассматриваются общие проблемы проектирования, возникающие на ранних этапах при создании структуры, будет дан о краткое описание структурно-иерархического подхода, его применения к некоторым прикладным задачам, в частности к задаче распознавания образов, конструирования печатных плат, смыслового анализа текста, проектирования систем экологического мониторинга (СЭМ). Проводится сравнение особенностей структурно-иерархического метода, реализованного к вышеназванным задачам, а так же невозможность прямого применения этих реализаций к задаче структурного проектирования ИИС.

Во второй главе рассматриваются определённые вопросы теории синтеза первоначальной структуры системы па основе категорий; применения структурно-иерархического подхода на графах при проектировании сложной ИИС с разбиением па уровни иерархии; поиска оптимальной структуры; операнды, используемые при автоматизированном построении структуры; пример преобразования элементарной функции в граф; наконец, пример проектирования структуры ИИС для испытания и контроля элементов пневмоаппара-туры с представлением в виде графа.

В третьей главе речь идёт об аспектах множеств, лежащих в основе построения модели данных для храпения и автоматизированной обработки, приведено описание наиболее важнейших алгоритмов, использованных при построении автоматизированной системы, блок-схема методики, с использованием частичной автоматизации.

Четвёртая глава посвящена двум разновидностям метрологического анализа: для структур проектируемых ИИС и для алгоритмов автоматизированной системы, разработанной в рамках данной работы, реализованным па языке высокого уровня. Предложена методика приблизительной оценки погрешности произвольной структуры и погрешности модулей па алгоритмическом языке па основе поиска оптимальной структуры. Получены уравнения относительной погрешности для преобразования графа в двудольный вид.

Целыо работы является создание начальной алгоритмической базы для построения программных автоматизированных систем, предназначенных для структурного проектирования сложных информационно-измерительных систем и их метрологического анализа.

Положении, выносимые на защиту:

1. Алгебраическая модель структуры ИИС для функционального и иерархического представления, алгоритмическая модель представления структуры и аппарат её преобразования.

2. Алгоритмы программных модулей и принципы их функционирования.

3. Метрологический анализ структуры с произвольно заданными значениями погрешностей и получение аналитических зависимостей погрешностей в алгоритмах программы.

4. Результаты экспериментов, подтверждающих правильность разработанных алгоритмов и методик.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ (ЗАКЛЮЧЕНИЕ)

В ходе выполнения данной работы были получены теоретические и практические результаты, которые могут быть использованы для проектирования структур ИИС и предварительной оценки их погрешностей, а именно:

1. Получены операторы для преобразования данных, отождествляющей собой структуру ИИС, в процессе проектирования.

2. Разработан алгоритм преобразования функционального уравнения в граф на основе типовых фрагментов, которые в данном алгоритме представлены математическими функциями, эквивалентными блоками ИИС.

3. Реализован программный пакет, в который входит редактор структур, оптимизатор структур ИИС с учётом блочных функций, программный модуль для расширения блоков структуры ИИС другой структурой, модуль для преобразования функций в граф, модуль для моделирования и обобщённой оценки погрешностей спроектированных структур ИИС.

4. Выведены аналитические зависимости оценки погрешности для программно реализованной функции преобразования данных обычного графа в двудольный и предложен алгоритм для получения подобных аналитических зависимостей. Приведён пример метрологического исследования измерительного канала ИИС машиностроительного производства до и после применения оптимизации.

Использование разработанных программных модулей позволяет сократить время структурного проектирования ИИС.

1. Александров П. С, Пасынков Б. А. Введение в теорию размерностей. -М.: Наука, 1973.-575 с.

2. Александров П. С. Введение в теорию множеств и общую топологию. -М.: Наука, 1977.-367 с.

3. Апресян Ю. Д. Экспериментальное Исследование семантики русского глагола. М., «Наука», 1967. 252 с.

4. Бабенко Л. П., Ющенко Е. Л. и др. Об отладочных средствах в системе программирования. Труды Симпозиума «Теория языков и методы построения систем программирования». Киев, 1972. - С. 120-127.

5. Барканов Н. А. и др., Конструирование микромодульной аппаратуры, «Советское радио», М., 1968. 185 с.

6. Берж К. Теория графов и ее применение. М.: Изд.-во иностр. лит., 1962. - 319 с.

7. Болтянский В, Г. Оптимальное управление дискретными системами. -М.: Наука, 1973.-446 с.

8. Борисенко Л. Г., Лаврищева Е. М. Диалоговая семантическая отладка исходных программ на машине «Днепр-2». Труды Симпозиума «Теория языков и методы построения систем программирования». Киев, 1972. - С. 89-95.

9. Борщев В. Б., Хомяков М. В. Схемы для функций и отношений.— Сб. «Исследования по формализованным языкам и неклассическим логикам». М., ВИНИТИ, 1974.

10. Борщев В. Б., Хомяков М. В. Аксиоматический подход к описанию формальных языков. Сб. «Математическая лингвистика». М.ВИНИТИ, 1973.

11. Браславский Д. А., Петров В. В. Точность измерительных устройств. М: Машиностроение, 1976 г. - 236 с.

12. Брусакова И .А., Цветков Э. И. Достоверность результатов метрологического анализа: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2001. -120 с.

13. Брусакова И.А., Цветков Э.И. Концепция применения информационных технологий в измерительной технике //Вопросы проектирования измерительных систем («Известия СПбГЭТУ». Вып. 491) 1997. С. 8-17.

14. Бурбаки Н., Теория множеств, «Мир», М., 1965. 256 с.

15. Бурков В. Н., Ловецкий С. Е., Методы решения экстремальных комбинаторных задач, Изв. АН СССР, Техн. кибернетика, 1968, № 4. С. 24-34.

16. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. -М.: Наука, 1978.400 с.

17. Бусленко Н. П., Калашников В. В., Коваленко И. Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Сов. радио, 1973. - 440 с.

18. Бутрименко А. В. Разработка и эксплуатация сетей ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1981. - 256 с.

19. Бутрименко А. В., О поиске кратчайших путей по графу при его изменениях, Изв. АН СССР, Техн. Кибернетика, 1964 № 6. С. 10-13.

20. Бутрименко А. В., О среднем расстоянии между вершинами графа. В кн. Сети передачи информации и их автоматизация, «Наука», М., 1965. 189 с.

21. Вальков В. М. Контроль в ГАП. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 232 с.

22. Вейцуман К. Распределенные системы мини- и микро-ЭВМ, -М.: Финансы и статистика, 1982.- 382 с.

23. Вычислительные машины и мышление. Под ред. И. П. Минского М., «Мир», 1967.-378 с.

24. Глушков В. М., Довгялло А. М. и др. Типовая диалоговая обучающая система «ПЕДАГОГ» с сервисным режимом «АВТОР» для обучения языкам программирования.— Труды Симпозиума «Теория языков и методы построения систем программирования». Киев, 1972. С. 132140.

25. Гурвич Е. И., Матюхин Н. Я., Автоматизация проектирования цифровых автоматов, Автоматика и вычислительная техника, 1969, № 5. С. 817.

26. Джоне Дж. К Методы проектирования: Пер. с англ.- 2-е изд, доп. -М.: Мир, 1986. 326 с.

27. Журавлев Ю. П. Системное проектирование управляющих ЦВМ. -М.: Сов. радио, 1974. 368 с.

28. Зиновьев А. А. Об основных понятиях и принципах логики науки. Сб. «Логическая структура научного знания». М., «Наука», 1965. -126 с.

29. Золотов Е. В., Кузнецов И. П. Некоторые направления развития диалоговых систем. Сб. «Исследование систем», вып. 3. ХабКНИИ. Хабаровск, 1973.-С. 34-38.

30. Информационно-поисковая система «БИТ». Киев, «Наукова думка», 1968. 98 с.

31. Кушнеров Ф. Р., Люфанов В. А., Северьянов В. А., Система автоматизации схемного проектирования ЦВМ, Проектирование блоков и узлов вычислительных машин, Киев, 1970. 153 с.

32. Каверкин И. Я., Цветков Э. И. Анализ и синтез измерительных систем. Л.: Энергия, 1974. 156 с.

33. Касьянов В. Н., Евстигнеев В. А. Графы в программировании: обработка, визуализация и применение. СПб.: БХВ Петербург, 2003. - 1104 с.

34. Клини С. К. Введение в метаматематику. М., «Мир», 1958. 510 с.

35. Клыков Ю. И. Ситуационное управление большими системами. М., «Наука», 1974.-241 с.

36. Клюев Н.И. Информационные основы передачи сообщений. М.: Сов. Радио, 1966.-360 с.

37. Крапчин А. И., Покровский А. Н., Малыйнов Е. И., Компоновка и размещение модулей при автоматизированном проектировании радиоэлектронной аппаратуры, Автоматика и вычислительная техника, 1969, № 5.- С. 514.

38. Крыжановский Ю. М., Компоновка конструкторских элементов цифровых устройств. В кн. Применение вычислительных машин для проектирования цифровых устройств, «Советское радио», М., 1968. С. 15-23.

39. Кузнецов И. JI. Некоторые механизмы порождения текстов описания. «Научно-техническая информация», серия 2, № 9. ВИНИТИ. М., 1975.

40. Кузнецов И. П. Принципы по строения систем, формулирующих осмысленные вопросы. Сб. «Исследование систем», вып. 3. ХабКНИИ. Хабаровск, 1973.-С. 14-19.

41. Лазарев В. Г., Саввин Г. Г. Сети связи. Управление и коммутация. -М.: Связь, 1973.-264 с.

42. Лазарев И. А. Композиционное проектирование сложных агрега-тивных систем. М.: Радио и связь, 1986. - 250 с.

43. Левич А. П., Соловьев А. В. Категорно-функторное моделирование естественных систем //Анализ систем на пороге XXI века. М.: Интеллект, 1997.-С. 66-78.

44. Майоров С. А., Петухов Г. А., Алгоритмические методы проектирования многослойных печатных схем. В кн. Методы, разработки схем конструкций цифровых систем, ЛДНТП, Л., 1967. С . 220-283.

45. Майоров С. А., Проектирование и производство модулей и микромодулей, изд-во «Машиностроение», М., 1967. 193 с.

46. Майорова Т. Л., Минимальное покрытие графа. В кн. Самонастраивающиеся системы. Распознавание образов. Релейные устройства и конечные автоматы, «Наука», М., 1967. С. 123-145 с.

47. Мачулин В. В., Пятибратов А, П. Эффективность систем обработки информации. М.: Сов. радио, 1972. - 280 с.

48. Мелик-Шахназаров А. М., Маркатун М. Г., Дмитриев В. А. Измерительные приборы со встроенными микропроцессорами. М.: Энергоатомиз-дат, 1985. - 240 с.

49. Мелихов А. Н., Ориентированные графы и конечные автоматы, «Наука», М., 1971.- 196 с.

50. Мельчук Н. А. Опыт теории лингвистических моделей «смысл-текст». М., 1974. 217 с.

51. Методы схемотехнического проектирования распределенных информационно-вычислительных систем микропроцессорных систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 128 с.

52. Михайлов А. И., Черный А. И., Гиляревский Р. С. Основы научной информации. М., «Наука», 1965.-362 с.

53. Многоцелевые системы ЧПУ с гибкой механообработкой / В. Н. Алексеев, В. Г. Воржеев, Г. П. Гырдымов и др.; Под общ. ред. проф. В. Г. Колосова. Л.: машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. 224 с.

54. Моисеев Н. Я, Иванилов Ю. П., Столяров Е. М Методы оптимизации. М.: Наука, 1978.-351 с.

55. Муха Ю.П., Авдеюк О.А., Антонович В.М. Теория и практика синтеза управляющего и информационного обеспечения измерительно-вычислительных систем: Монография / ВолгГТУ, Волгоград, 2004. - 220 с.

56. Муха Ю.П., Авдеюк О.А., Королёва И.Ю. Алгебраическая теория синтеза сложных систем: Монография / ВолгГТУ, 2003. - 320 с.

57. Муха Ю.П., Секачёв В. А. Общая оценка погрешности медицинской измерительной системы на этапе создания её структуры //Биомедицинская ра-диэлектроника. 2006. - № 4. - С. 47-53.

58. Мэзон С, Циммерман Г. Электронные цепи, сигналы и системы. М.: Изд.-во иностр. Лит., 1963. - 619 с.

59. Недосекин Д.Д., Прокопченко С.В., Чернявский Е.А. Информационные технологии интеллектуализации измерительных процессов. СПб.: Энергоатомиздат, 1995. - 187 с.

60. Нечипоренко В. И. Структурный анализ и синтез. Эффективность и надежность. М.: Сов. радио, 1980. - 216 с.

61. Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: Методы и приложения. -Л.: Машиностроение, 1985. 199 с.

62. Нильсон Н. Искусственный интеллект. М., «Мир», 1973. 446 с.

63. Новиков Ф. А. Дискретная математика для программистов. СПб.: Питер, 2001.-304 с.

64. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешности результатов измерений. -2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, ленинг. отд-ние, 1991. - 304 с.

65. Павловский Ю. Н., Смирнова Т. Г. Проблема декомпозиции в математическом моделировании. М.: ФАЗИС, 1998. - 266 с.

66. Падучева Е. В. Проблемы семантического сопоставления естественных языков с языками математической логики. Сб. «Исследование систем», М., «Наука», 1969. - С. 56-68.

67. Панфилов И. В., Половко А. М. Вычислительные системы. М.: Сов. радио, 1980.-304 с.

68. Пастухов Р.П., Секачёв В.А. Автоматизация процесса проектирования средства технической диагностики ЯМР-томографа. //Вопросы физической метрологии. Вестн. Поволжск. отд. Метрол. акад. России. 2004. - № 5. -С. 22-33.

69. Поспелов Д. А. Логические методы анализа и синтеза схем. М.: Энергия, 1974.-368 с.

70. Поспелов Д. А., Пушкин В. Н. Мышление и автоматы. М., «Советское радио», 1972. 256 с.

71. Примак А.В. Методология проектирования и разработки автоматизированных систем контроля и управления качеством воздуха. //Автоматика, 1984, N4, с. 30-38.

72. Примак А.В. Принципы проектирования автоматизированных систем контроля и управления качеством воздуха в городах и промышленных регионах. Киев: Наукова думка, 1989 168 с.

73. Примак А.В., Щербань. Методы и средства контроля загрязнения атмосферы. Киев: Наукова думка, 1980. 278 с.

74. Райншне К., Ушаков И. А. Оценка надежности систем с использованием графов. М: Радио и связь, 1988. - 208 с.

75. Рапопорт Г. Н., Солин Ю. В., Гривцов С. П. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.: Машиностроение, 1977.-246 с.

76. Розенберг В. Я. Введение в теорию точности измерительных систем. М.: Сов. радио, 1975.-304 с.

77. Романов В. Н., Соболев В. С., Цветков Э. И. Интеллектуальные средства измерений. М.: «Татьянин день», 1994. - 280 с.

78. Секачёв В.А. Специализированный программный пакет для автоматизации проектирования измерительных систем //Биомедицинская радиэлек-троника. 2003. - № 6. - С.59-61.

79. Секачёв В.А. Структурно-иерархический метод на графах для проектирования информационно-измерительных систем. //Вопросы физической метрологии. Вестн. Поволжск. отд. Метрол. акад. России. 2005. - № 2. - С. 3 -12.

80. Слейгл Дж. Искусственный интеллект. М., «Мир», 1973.- 450 с.

81. Соболев B.C. Новые аспекты метрологического обеспечения сложных измерительных процедур, реализация ИИС/Измерительная техника. -1990,№5.-С. 8-15.

82. Строганов Р. П. Управляющие машины и их применение. М.: Высш. Шк., 1986.-240 с.

83. Трауб Дж,, Вожъняковский X. Общая теория оптимальных алгоритмов. М.: Мир, 1983. - 382 с.

84. Туманова Н.А. Автоматизированные системы контроля качества окружающей среды. Опыт ведущих западных фирм, перспективы развития. М.: 1990.-227 с.

85. Хетагуров Я. А., Древе Ю. Г. Проектирование информационно-вычислительных комплексов: Учеб. для вузов по спец. «АСУ». М.: Высш. шк., 1987. - 280 с.

86. Хилл Т. И. Современные теории познания. М., «Прогресс», 1965.234 с.

87. Холмский Н. Три модели описания языка. «Кибернетический сборник», № 2. М., ИЛ, 1961. - С. 13-19.

88. Холмский Н., Миллер Д. Языки с конечным числом состояний. «Кибернетический сборник», № 4. М., ИЛ, 1962. - С. 15-20.

89. Цапенко М. П. Измерительные информационные системы. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 440 с.

90. Цветков Э. И. Алгоритмические основы измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1992. - 320 с.

91. Цветков Э. И. Основы теории статистических измерений. Л.: Энергия, 1979.-288 с.

92. Цветков Э. И. Основы математической метрологии. СПб.: Политехника, 2005. - 510 с.

93. Цветков Э. И. Процессорные измерительные средства. Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 510 с.

94. Чернявский В. С, Лахути Д. Г. О критериях оценки поисковых систем. «Научно-техническая информация», № 3, ВИНИТИ, 1964.

95. Чернявский Е. А., Недосекин Д. Д., Алексеев В. В. Измерительно-вычислительные средства автоматизации производственных процессов: Учеб. пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат., Ленингр. отд-ние, 1989. - 120 с.

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

97. Энкарначчо Ж., Шлехтендаль Э. Автоматизированное проектирование. Основные понятия и архитектура систем: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. - 288 с.

98. Ямпольский В. 3., Погребной В. К., Автоматизация некоторых этапов проектирования цифровых устройств, Теория автоматов, Киев, 1969, вып. 2.-С. 28-39.

99. Янбых Г. Ф., Эттингер Б. Я. Методы анализа и синтеза сетей ЭВМ. -М.: Энергия, 1980.-96 с.

100. Янов Ю. И. О логических схемах алгоритмов // Проблемы кибернетики 1968.-№1.-С. 75-127.

101. Якубайтис Э. А. Информационные сети и системы: Справ, книга. -М.: Финансы и статистика, 1996. 365 с.

102. Andrews Н. С, Computer Techniques in Image Processing, Academic Press-New YVk, 1970. 289 p.

103. Andrews H. C, Introduction to Mathematical Techniques in Pattern» Recognition, Wiley, New YVk, 1972. 309 p.

104. Beineke I., Harary Fr., On the thickness of the complete graph., Bull. Amer. Math. Soc, 1964, № 4. pp. 57-61.

105. Bruno I., A new planarity test based on 3-connectivity, IEEE Trans, on Circuit TheVy, 1970, № 2. pp. 28-47.

106. Carnap R. Introduction to semantics; fVmalization of logic. N. J., 1959.-98 p.

107. Chen С. H., Statistical Pattern Recognition, Hayden, Washington, D.C., 1973. 341 p.

108. Demoucron G., Malgrange I., Pertuiset R., Graphs planares; reconnaissance et construction de representation planaires topologiques, Rev. trans, rech. Op-erat., 8,1964. 321 p.

109. Dunn W. R, Jr., Chan S. P., An algVithm N testing the planarity of a graph, IEEE Trans. Circuit TheVy, 15,1968, № 2. pp. 34-68.

110. E. Behrends. Introduction to Markov Chains, with Special Emphasis on Rapid Mixing. Vieweg & Solin, Braunschweig/Wiesbaden, 2000. - 438 p.

111. Engl W. L.; Mlynski D. A., Embedding a graph in a plane with certain constraints, IEEE Trans, on Circuit TheVy, 1970, №2. pp. 39-71.

112. Fokkinga M. M. A Gentle Introduction to CategVy TheVy. The calcula-tional approach. University of Twente, 1992. - 80 p.

113. Fukunaga К., Introduction to Statistical Pattern Recognition, Academic Press, New YVk, 1972.-377 p.

114. GeVgescu I. A CategVial approach to knowledge-based systems. Computers; Artical Intelligence, V.3, №2,1984. pp. 105 - 113.

115. Haggstrom. Finite Markov Chains; AlgVithmic Applications. Cambridge University Press, 2002. - pp. 58-67.

116. Hawkins J. K., Image processing: A review; projection. In Automatic Interpretation; Classification of Images (A. Grasselli, ed.), Academic Press, New YVk, 1969. pp. 78-89.

117. Hewit C. Description; theVetical analyses of PLANNER, Dept. of math., MIT, Cambridge, Mass 1972. 159 p.

118. Hopcrofit J. E.; Ullman J. D. Introduction to Automata TheVy, Languages,; Computation. Addison-Wesley, 1979. 198 p.

119. NVris J. R. Markov Chains. Cambridge University Press, 1998.-384 p.

120. Lin P. M., On the methods of detecting planar graphs, Proc. 8th Midwest Symp. on Circuit TheVy, ColVado State University, 1965. 274 p.

121. Lempei A., Eden S., Cederbaum I., An algVithm fV planarity testing of graphs theVy, New YVk, 1967. 473 p.

122. Meisel W., Computer-Viented Approaches to Pattern Recognition, Academic.Press, New YVk, 1972. 121 p.

123. Mendel J. M.; Fu K. S., eds., Adaptive Learning; Pattern Recognition Systems: TheVy; Applications, Academic Press, New YVk, 1970. -229 p.

124. Michael Barr, Charles Wells. Toposes, Triples; TheVies. E-print: http://www.cwru.edu/artsci/math/wells/pub/ttt.html.

125. Miller W. F.; Shaw A. C, Linguistic methods in picture processing A survey, Proc. AFIPS Fall Joint Comput. Conf., San Francisco, 1968.-pp. 279-290.

126. Nicolas Т. M., Syre Т. С Natural language question answering; automatic deduction in the system SYNTEX. InfVmation processing 74, Stockholm, 1974.- 270 p.

127. Kechepu T. G., Kurtz Т. E. Bacis Programming. N. J. Tohn Wiley, 1967.-178 p.

128. Patrick E. A., Fundamentals of Pattern Recognition, Prentice-Hall Engle wood Cliffs, New Jersey, 1972- 90 p.

129. Pattern Recognition, 3 (1971); 4 (1972). Special issues on syntactic pattern recognition.

130. R. F. C. Walters, CategVies; computer science. Cambridge University Press, 1991.-97 p.

131. Saaty Th. L., Two theVems on the minimum number of intersections fV complete graphs. I, Combin. TheVy, 2, 1967, № 4. pp. 31-82.

132. Sandewall E. PCF-2, A first-Vder calculus fV expressing conceptual infVmation, UPPSALA University, 1972. 307 p.

133. Sandewall E. Some examples of disambiguation, through deduction, UPPSALA University, 1973.

134. Semantic infVmation progressing, editV Marvin Minsky. N. J., 1968. 328 p.

135. Sklansky J., ed., Pattern Recognition: Introduction; Foundations, Dowden, Hutchinson; Ross, Inc., Stroudsburg, Pennsylvania, 1973. 299 p.

136. Smith T. W. JOSS: Central Progressing Routines. The Rand CV-pVation, RM 5270-PK, august, 1967. -169 p.

137. Tacob Palme. Making computers understand natural language, UPPSALA University, 1972. 321 p.

138. Vladimir V. Kisil, Mikhail V. Kuzmin. InfVmational systems with structures simulating their contents. E-print: http://www.amsta.leeds.ac.uk/-kisilv/kuzminl.pdf.

139. Zadeh L. A. Fuzzy logic; its application to approximate reasoning. InfVmation processing 74, Stockholm, 1974. 218 p.