автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Методы проектирования и экспертизы технически оптимальных позиционных систем программного управления

На правах рукописи

БОТУЗ СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ТЕХНИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПОЗИЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации

проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2003

Работа выполнена в научно-исследовательском отделе "Организационного и технологического обеспечення" Федерального института промышленной собственности Российского агентства по патентам и товарным знакам

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Вермишев Юрий Христофорович

Защита диссертации состоится " 28 " октября 2003 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.133.03

Московского Государственного института электроники и математики (МИЭМ) по адресу: 109028, Москва, Большой Трёхсвятительский переулок, д.1-3/12 стр.8,

доктор технических наук, профессор Кравченко Виктор Алексеевич

доктор технических наук, профессор Данчул Александр Николаевич

Ведущая организация: Федеральное Государственное

унитарное предприятие "НПО ТЕХНОМАПГ' Российского авиационно-космического агентства, г. Москва

МИЭМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ.

Автореферат разослан "

н

2003 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.133.03 к.ф.-м.н, доцент

И.В .Прокофьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы обусловлена необходимостью дальнейшего повышения производительности труда за счет автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния современных высокоточных позиционных систем программного управления (ПСПУ) различными физико-химическими и информационными процессами (ФТП), в которых одна из основных технологических операций состоит в прецизионном позиционировании объектов различной физической природы. При этом большинство практически важных прикладных задач, например, в металлургии при обработке лазерным лучом деталей сложной конфигурации, в метрологии и картографии при сборе, обработке и распознавании визуальной информации, в медицине при облучении раковых опухолей и других, решается с помощью систем программного позиционирования оптических излучений различной физической природы.

Основные проблемы систем автоматизации проектирования (САПР) данного класса ПСПУ ФТП предопределены непрерывностью процесса их проектирования и необходимостью обеспечения постоянно возрастающих требований к их предельным характеристикам (не только к таким как точность и быстродействие позиционирования, но и к энергозатратам, массе, простоте и скорости перенастройки режимов позиционирования и т.п.). В процессе проектирования и эксплуатации ПСПУ ФТП лицу, принимающему решение (ЛПР, проектировщику, эксперту и др.) необходимо находить не оптимальные точки в пространстве решений, а допустимые области в этом пространстве или в терминах принципа минимальной (ограниченной) сложности (ПМС) - ПСПУ должны быть технически оптимальными (ТО). Отличительной особенностью развития современных САПР является постоянный рост сложности соответствующих систем программного управления. Широкое использование САПР (CAD/CAM) в России и странах СНГ, таких как T-Flex, CadMech, КОМПАС и других, по сравнению с более мощными зарубежными САПР, такими как Cimatron, Unigraphics, Pro/Ingineer, CATIA и др., обусловлено не только дороговизной последних, но и тем, что первая группа САПР обладает свойством открытости и может быть хорошо адаптирована к решению специфических задач в конкретной предметной области (ПрО), а вторая - менее открыта и не обладает модулями для эффективной адаптации и применения в других ПрО. В то же время проблема проектирования ТО ПСПУ в каждой ПрО является сложной и чисто с математической точки зрения. В процессе проектирования ПСП"' " ть приме-

нения мощных систем математического моделирования и анализа таких, как MatCad, MatLab, Maple, Statistica и др. Многие отечественные и зарубежные научно-исследовательские и проектные организации предпочитают использовать интегрированные многоуровневые САПР, которые представляют гибкое сетевое объединение различных модулей CAD/CAM/CAE. Применение подобных ИСАПР требует разработки математических моделей проектируемых систем в каждой ПрО. При этом ЛПР (пользователю, проектировщику, конструктору и т.п.) приходится подстраиваться под требования и возможности существующего программно-аппаратного обеспечения. На сегодняшний день, к сожалению, нет единой методологии автоматизированного синтеза и анализа подобных сложных СПУ, однако имеется подготовленная теоретическая и практическая база для ее разработки в виде теории систем, теории выбора и принятия решения, теории сложности и методов инженерии знаний, теории САПР, средств компьютерной графики, CASE и CALS технологий. Быстро развивающиеся системы с искусственным интеллектом (в т.ч. экспертные системы ЭС) позволяют ставить и решать задачи, связанные с автоматизацией сложно формализуемых этапов ИСАПР. Однако, несмотря на то, что ЭС начали использоваться в САПР, начиная с 1976г. (например, TEIRESIAS -САПР ЭС, SACON - САПР машиностроение, OPS5 - САПР вычислительных комплексов и др.), узким звеном, сдерживающим успешное применение ЭС, продолжают оставаться процессы автоматического синтеза моделей представления и получения знаний на основе наблюдения и анализа всего множества данных ИСАПР.

Процессы автоматизированного проектирования или синтеза (генерации) подобных систем программного управления (или объектов интеллектуальной собственности - ОИС) субъектами авторского права (в общем случае, ЛПР) основаны, как в материальном, так и в интеллектуальном аспектах, на неизбежном их воспроизводстве, как правило, на новой технологической базе, но всегда путем (или за счет) отождествления каждой новой информационной технологии (ИТ) с предшествующей (аналогом, прототипом и т.п.) и осуществляются в условиях неопределенности информации о состоянии проектируемого (или эксплуатируемого) объекта и ЛПР при различного рода ресурсных ограничениях. В современных условиях становления рыночных отношений, жесткой конкуренции производителей и исключительности права, принадлежащего патентообладателю на подобные объекты промышленной собственности (ОПС), особого внимания заслуживает проблема автоматизации основных процедур проверки соответствия проектируемой ПСПУ условиям (критериям) патентоспособности и соответствующих процедур патентования ПСПУ ФТП.

В настоящее время наблюдается не только недостаток работ, посвященных решению вышеперечисленных проблем, но и отсутствие единого методологического подхода и теоретических основ проектирования и экспертизы состояния данного класса динамических и организационных процессов для синтеза эффективных интегрированных САПР.

Таким образом, сформулирован широкий перечень неисследованных проблем, объединенный единой целью повышения эффективности методов проектирования и экспертизы состояния сложных систем программного управления на основе создания нового поколения ИСАПР, обладающих интеллектуальными свойствами для внедрения в различных отраслях промышленности. .

Цель диссертационной работы - создание методов и инструментальных средств для автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ, позволяющих упростить процедуры поиска решений ограниченной сложности на основных стадиях жизненного цикла ПСПУ ФТП.

Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие задачи:

1. Исследование и анализ информационных технологий (ИТ) автоматизации проектирования и экспертизы состояния ПСПУ ФТП.

2. Разработка методов и моделей исследования эволюции ИТ средств промышленной автоматизации и САПР ПСПУ ФТП.

3. Разработка адаптивного программно-алгоритмического обеспечения для автоматизации мониторинга основных процессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ ФТП.

4. Разработка инструментальных средств геометрического моделирования и обработки (сжатия, отображения, хранения и защиты) многомерных данных (многомерных параметрических зависимостей, многофакторных шкал сложности -МШС) в интегрированных САПР.

5. Реализация результатов теоретических исследований в виде проблемно-ориентированных инструментов интеллектуальной поддержки основных информационных процессов проектирования и экспертизы состояния ПСПУ.

При этом решение крупной научно-технической проблемы - создание единой методологической основы для формирования государственной автоматизированной системы сопровождения в сети ПСПУ (ОИС, ОПС), обеспечивается за счет теоретического обобщения и исследования проблем и прикладных задач поддержки ЛПР на основных этапах проектирования и экспертизы состояния (исследования,

разработки, патентования и эксплуатации) технически оптимальных ПСПУ различными ФТП.

Методы исследования основаны на использовании аппарата математического моделирования, теории нечетких множеств, теории сложности, теории и методов инженерии знаний, методов теории САПР, пространства состояния и вычислительной математики с использованием методологии структурного, объектно-ориентированного и крупноблочного параллельного программирования. При разработке инструментальных средств автоматизации процессов визуализации и обработки многомерных параметрических зависимостей используется аппарат функционального анализа, методы аппроксимации и интерполирования, теории номографии и геометрического моделирования.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие основные результаты, которые выносятся на защиту.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке проблемно-адаптивной концепции проектирования и экспертизы состояния ТО ПСПУ, на основе применения и развития методологии и научных основ принципа сложности в теории построения интегрированных САПР.

Предлагаемая концепция включает:

- новью научно-технические положения, математические модели и методы, образующие в совокупности теоретические основы проблемно-адаптивного подхода к автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния нелинейных нестационарных систем программного управления в условиях неопределенности информации и ограниченности ресурсов разного вида;

- новые инвариантные в рассматриваемом классе инструментальные средства для автоматизации процессов геометрического моделирования и обработки (сжатия, отображения, накопления и защиты) многомерных данных, обеспечивающие биективное (взаимно-однозначное) сечение и визуализацию исследуемого многомерного пространства параметров на плоскости в адекватной для зрительного восприятия в ИСАПР;

- объектно-ориентированную технологию проектирования ПСПУ, обеспечивающую оптимизацию основных процессов экспертизы состояния нестационарных существенно нелинейных систем программного управления на основе эффективного применения принципа минимальной (ограниченной) сложности.

В рамках разработанного подхода получены и представлены к защите следующие основные научные результаты:

1. Методы проектирования и экспертизы состояния ТО ПСПУ на основе использования единого методологического и математического аппарата дифференциально-разностных систем уравнений запаздывающего типа с нестационарными существенно нелинейными функциями.

2. Формализация процесса квантификации (сведения качественных экспертных характеристик к количественным) средств промышленной автоматизации на основе синтеза нечетких существенно нелинейных функций пространства параметров проектирования и экспертизы ПСПУ в интегрированных САПР.

3. Методы генерации (автоматизированного проектирования) вычислительных процедур исследования нелинейных нестационарных ПСПУ во временной области на основе учета многорежимности и разнотемповости динамических процессов программного позиционирования объектов различной физической природы.

4. Метод автоматического контроля корректности нечетких дискретных моделей существенно нелинейных нестационарных систем программного управления и регулирования в ИСАПР.

5. Теория и методы геометрического моделирования и обработки многомерной числовой информации в ИСАПР, позволяющие взаимно-однозначно отображать на плоскости многомерные числовые зависимости в виде чебышевских номограмм из выравненных точек, представить в памяти ЦВМ многомерную числовую информацию в виде упорядоченных иерархических списков и учитывать эвристические способности проектировщика, возлагая на ЛПР простые функции, связанные с распознаванием и анализом на плоскости бинарных полей графо-аналитических вычислительных таблиц.

6. Конструктивные и схемотехнические решения новой системы подвижно-взаимосвязанной системы координат в виде чертежно-графических приборов и сетевых средств для многоуровневого измерения, обработки, регистрации и геометрического моделирования различных информационных процессов, обеспечивающие визуализацию параметров многомерных взаимосвязанных процессов САПР ПСПУ в реальном масштабе времени.

7. Структура имитационной модели для идентификации динамических процессов, происходящих в ПСПУ на основных этапах их жизненного цикла.

8. Методика автоматизированного проектирования и синтеза интерактивных алгоритмов обучения экспертов ПСПУ в ИСАПР на основе эффективного использования современных открытых сетевых технологий.

9. Методы и модели оптимизации основных этапов новой информационной технологии проектирования и экспертизы состояния ПСГ1У, обеспечивающие автоматизацию процедур параметрической квантификации и синтеза проблемно-ориентированных информационно-поисковых объектов в ИСАПР ПСПУ, применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Методология автоматизированного проектирования технически оптимальных ПСПУ;

2. Технология геометрического моделирования и визуализации многомерных зависимостей в ИСАПР ПСПУ ФТП;

3. Алгоритмическое и программно-аппаратное обеспечение организации про- 4 цессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов, полученных в диссертационной работе, подтверждается: приведенными в работе теоретическими и экспериментальными сведениями, с использованием методов и средств вычислительной техники, а также разработанного аналитического и программно-аппаратного обеспечения, апробированных на цифровых, полунатурных и натурных объектах; 30-летней практикой проектирования, исследования, эксплуатации и государственной патентной экспертизы СПУ различного назначения, внедрением основных результатов работы в промышленность, которые позволили получить экономический эффект.

Практическая значимость работы состоит в создании комплекса инструментальных средств в виде методов, алгоритмов, моделей и инженерных методик, предназначенных для автоматизации основных этапов проектирования и экспертизы состояния ПСПУ на основе эффективного применения ПМС, а также для синтеза персонифицированного интерфейса ЛПР-ЭВМ, позволяющего в широком классе приложений рационально использовать возможности проектировщика (ЛПР) и ЭВМ в ИСАПР. Практическая ценность работы определяется внедрением результатов исследований на промышленных объектах и в учебных процессах. Развитые в диссертации подходы, методы и полученные результаты создают теоретическую и методологическую основу для автоматизации основных процессов проектирования (ИСАПР) и экспертизы состояния ПСПУ в условиях неопределенности технологической подготовки производства (АСТПП) с учетом влияния средств взаимодействия проектировщик - система (субъектов и объектов среды проектирования), квалификации ЛПР, ограниченности материальных и других ресурсов.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы вошли в состав автоматизированных систем проектирования, управления и контроля различными технологическими и информационными процессами в 5 научно-исследовательских, 14 промышленных и 4 учебных организациях, защищены 16-ю авторскими свидетельствами на изобретения и патентом, реализованы в виде алгоритмического и программного обеспечения технических систем и аппаратных средств для биективного отображения, сжатия, регистрации и геометрического моделирования многомерной числовой информации, способов управления системами и устройствами различного назначения и внедрены при проведении научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, выполненных по хоздоговорной и госбюджетной тематикам в различных организациях.

Фактический экономический эффект от внедрения разработанных инструментальных средств только за период 1998 - 2000 гг. составил два миллиона триста сорок тысяч <2 340 ООО) рублей. (Справки и акты о внедрении приведены в приложении).

Материалы диссертационной работы использованы при чтении лекций и выполнении практических работ по курсу "Теория управления" в МТУСИ (1999-2000 уч.год) и используются в процессе чтения лекций и проведения практических занятий по курсу "Электротехнические устройства" на кафедре "Радиоприборы" МИРЭА (акт о внедрении от 18.06.1999 г.), в МИЭМ - по курсу "Компьютерное право" http://wshp.boom.ru/ matr/ pln.htm: компанией "SOFTLINE" в программе курса "Методы и модели экспертизы объектов интеллектуальной собственности в сети Internet на базе инструментальных средств MATLAB" http://www.matlab.ru/lection/ mil .asp.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на многих Международных и Всероссийских конференциях: Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MatLab" (Москва, ИПУ РАН им. В.А.Трапезникова, 2002); 4-th International Conférence and exhibition on "Digital Signal Processing and Its Applications" (2002, Moscow, Institute of Control Sciences); International Conférence "Parallel Computations and Control Problème (PACO'2001)" (2001, Moscow, Institute of Control Sciences); Vlll-X международных конференциях "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (Москва, ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова, 2000, 2001, 2002); 1-й Московской конференции "Декомпозиционные методы в математическом моделировании" (Москва, ВЦ РАН, 2001); Второй международной научно-практической конференции "Математическое моделирование в науке, образовании и

промышленности 2001" (Тирасполь, 2001); Международной научно-технической конференции "Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта" (Вологда, ВоГТУ, 2001); 10-th International Conference on Computer Graphics and Vision GraphiCon'2000 (2000, Moscow, Keldysh Institute of Applied Mathematics); Международных конференциях "Научный сервис в сети Интернет" (Москва - Новороссийск, НИВЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, сентябрь 1999, 2000); "Математические методы распознавания образов (МММРО - 9, 10)" (Москва, ВЦ РАН, 1999, 2001); International Scientific Conference "System Identification and Control Problems (SICPRO '2000)" (2000, Moscow, Institute of Control Sciences); International Scientific and Technical Conference "System Problems of Quality, Mathematical, Modeling and Information Technologies" (Sochi, 1999, 2000); IY-m Международном симпозиуме "Интеллектуальные системы" (IN-TELS'2000), (Москва, 2000, МГТУ им. Н.Э. Баумана); Международных форумах информатизации (МФИ-1993, 1998, 1999, 2001) - международных конгрессах "Информационные технологии" (Москва, 1993), "Коммуникационные технологии и сети" (CTN-98, 99, 01, 02) (Москва, 1998, 1999, 2001, 2002); ... Il-м и Ш-м Всесоюзных совещаниях по автоматизации проектирования систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами (Челябинск, 1978; Иваново, 1981) и на других научно-технических советах и семинарах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 84 научных работ, из них 2 монографии и 4 отдельных изданий, 62 статьи и материалов докладов, 16 авторских свидетельств на изобретения и патент РФ, в том числе 2 монографии, 2 брошюры, 37 статей и 8 изобретений общим объемом 52 п.л. выполнены без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 250 страницах. Работа содержит 90 рисунков и 4 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность профессору, д.т.н. Кофанову Ю.Н., профессору, д.т.н. Солодовникову И.В. и профессору, д.ф.-м.н. Шикину Е.В. за научные консультации и методическую помощь при выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вввдении обоснована актуальность проблемы проектирования и экспертизы состояния ТО ПСПУ ФТП, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и основные положения, выносимые на защиту, а также практическая значимость полученных результатов.

В первой главе осуществлен анализ работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных проектированию программных комплексов, который показал, что до настоящего времени процесс проектирования ТО ПСПУ представляет собой в большей мере искусство, нежели какую либо строго формализованную процедуру. Соответственно, этап поискового проектирования (ППр), на котором необходимо гибкое сочетание эвристических способностей ЛПР и больших вычислительных возможностей ЦВМ, в сравнении с такими традиционными этапами проектирования ПСПУ как внешнее и внутреннее проектирование (ВнП и ВПр) является наименее разработанным направлением научной и практической деятельности всех известных на настоящее время САПР. Существующие методические средства ППр современных ИСАПР включают не только необходимость применения известных сетевых информационно-поисковых систем (ИПС), но и всевозможные эвристические процедуры, которые аккумулируются в узкой предметной области (ПрО), в основном, в виде опыта ЛПР (как правило, главных или ведущих специалистов), персональных баз данных (БД) и баз знаний (БЗ). На этих стадиях проектирования формируются основные идеи и разноликие их интерпретации, которые в дальнейшем могут быть использованы неопределенным кругом лиц, нанося непоправимый ущерб разработчику или авторам той или иной спроектированной СПУ. Таким образом, информационные технологии ППр затрагивают основные этапы современных ИСАПР, а именно, сложно формализуемые технологические и инновационные аспекты ИСАПР, например, взаимодействие субъектов (постановщиков задач проектирования, программистов, авторов, правопреемников и т.п.) и объектов (алгоритмов, полезных моделей, изобретений, промышленных образцов и т.п.) интеллектуальной собственности (или промышленной собственности). При проектировании ПСПУ к вышеперечисленным особенностям современных, как правило, интегрированных САПР добавляются всевозможные этапы сопровождения и модернизации однажды спроектированной ПСПУ. По сути, любой процесс адаптации ПСПУ представляет собой самостоятельный не только этап дополнительного проектирования, но и самостоятельную технологическую процедуру коррекции и настройки, а зачастую, и переработки не только отдельных интерфейсных программ и подпрограмм, но и изменения самой идеологии обработки и представления данных в конкретной ПрО, адаптированной на потребности конкретного заказчика. Кроме того, патентный анализ ИТ показал, что многие современные инновационные проекты в промышленности успешно решаются на основе применения систем прецизионного позиционирования оптических излу-

чений различной физико-химической и информационной природы. С целью систематизации и расширения известных классификаций способов просмотра полей оп- | тических излучений различной физической природы процесс позиционирования оптических объектов (элементов - ОЭ) в ИСАПР отождествлен с основными опера- ' циями позиционирования внимания ЛПР в процессе его взаимодействия с ЭВМ в ограниченном информационном (признаковом, содержательном, когнитивном и т.п.) поле (ИП) или пространстве состояния диалоговых меню.

Введены функциональные обобщения способов позиционирования ОЭ в ИП. Осуществлена классификация основных технических средств и технологических процессов ИСАПР в виде эволюционной модели БЗ и соответствующего объединения открытого множества взаимосвязанных кортежей. Показано, что предлагаемые модели позволяют осуществлять мониторинг ПСПУ на базе синтеза проблемно- V ориентированных систем комплексной экспертизы состояния заданного класса ОПС, конструктивно применяя основные положения системного и синергетического подходов, а именно, принципа физичности, - моделируемости и - целостности. Сформулированы необходимые условия для осуществления автоматизации процессов генерации персонифицированного функционального пространства в ИСАПР для каждого ЛПР, т.е. такого пространства у которого число контролируемых (измеряемых, наблюдаемых, управляемых и т.п.) параметров индивидуально не только с точки зрения их количества (числа) и размерности, но и обеспечения необходимых условий для автоматизированного формирования среды проектирования, обладающей свойством автономной функциональности.

В результате показано, что происходящие в проектируемых ПСПУ динамические процессы, можно с достаточной для практики точностью определить математической моделью в виде системы дифференциальных уравнений (СДУ) следующего вида:

управления, выхода и возмущения; /"(-)и Ф() - матрицы-столбцы, состоящие из и и т элементов; пх, пи, о, и -замкнутые множества, соответственно, в Л", Ят, Л' и Кг-и, -т, -/ и -г-мерных пространств; - векторы на-

г

¿/(/)={7°(0, :£/£<„, *■<">£<),

где Х(/), и{(\ ?(г) и (г)-векторы координат, соответственно, состояния,

чальных координат состояния и управления в ИСАПР, таковы, что удовлетворяют теоремам существования и единственности решений уравнений с запаздывающим аргументом; т^и г(у) - запаздывания по состоянию и управлению соответственно.

Сформулированы основные цели и критерии оценки принятия проектных решений в ИСАПР ПСПУ. Показано, что каждый из этапов экспертизы состояния ПСПУ наиболее трудоемок с точки зрения формализации процесса обработки многомерных данных, получаемых непосредственно в ходе исследования и разработки ПСПУ ФТП и, как следствие, предполагает наличие эвристических процедур ПР, объем которых во многом зависит от стереотипа мышления и поведения ЛПР. Кроме этого, процедуры экспертизы состояния ПСПУ осуществляются в условиях ограничений на ресурсные возможности разного вида.

Условие реализуемости множества

V, 4, у, С Л"; иеОиСВ"; |(,Е£\СЯГ; уЕ^СИ1; (б[г0,г*]сл1; ¡=У}, (3)

перечисленных выше локальных критериев и требований, предъявляемых в процессе проектирования и экспертизы ПСПУ ФТП можно записать в виде:

с = |(у,(*, и, у, ъ-Ге -0, (4)

где (^-непрерывные скалярные функции, приближенно дифференцируемые необходимое число раз по каждой из

Уге^Д^С^] С «1; ¿-Цп + т + г + г); ^ -1,2, ...;}, (5)

ст(()еЕ-{ геа^СЛ"; С1Г; ^еС^СЯ'; 1б[га,г<]сй'}, (6)

Л

./,- граничное значение соответствующего критерия.

Эффективность автоматизации основных ИТ экспертизы состояния ПСПУ ФТП в реальных условиях их проектирования существенно зависит от способов фиксации вариантного обоснования принимаемых проектных решений, которые, с одной стороны, должны учитывать эвристические способности ЛПР, а с другой - возможности и архитектуру современных открытых телекоммуникационных систем. В процессе патентования ПСПУ решение, удовлетворяющее критериям (условиям) охраноспособности, часто не подчиняется аксиомам транзитивности предпочтений, например, если 5,(у)>£,({/) и 54(г/)>5,(у), то 5к(с/)>5,(у) для всех 5„ 5,, принадлежащих конечному множеству в - {5,,..., 5„}. Разработчик ПСПУ, как правило, находится в условиях, так называемых, жизненных проблем, которые ему поставляют массу нетранзитивных предпочтений, т.е. з^чзДи) происходит нарушение аксиом теории Неймана - Моргенштейна, а именно, аксиом о транзитивности предпочтений. Применение различных вариантов лексикографической стратегии также вызывает нетранзитивность предпочтений: ЛПР сначала упорядочивает измерения (или характеристики) исходов по степени значимости, выбирая затем тот из исходов, который предпочтительнее для него с точки зрения важнейшей характеристики. Если по этой ха-

13

рактеристике исходы уже не различимы, то сравниваются их ценности по следующему измерению и т.д. Эта "разумная" стратегия часто приводит к нетранзитивности предпочтений относительно исходов выбора, что естественно в подобных сложно формализуемых ситуациях. Тем не менее, было бы ошибкой считать это нормой для всех других ситуаций, так как нетранзитивность может быть и результатом непоследовательного поведения ЛПР или совершения им различных ошибок. Поэтому, в одних случаях нетранзитивность предпочтений - свидетельство нерационального поведения ЛПР, а в других - нормальное явление.

Рассмотрены варианты теории полезности (Саймона), которые основаны на понятии стохастической транзитивности. Определены уровни притязаний ЛПР в процессе экспертизы ПСПУ на основе применения бинарных отношений в моделях формирования функции выбора С(.). Рассмотрена общая ситуация, когда каждому варианту хеП ставится вектор критериальной оценки J(x) е R", а процесс выбора обобщает понятие экстремизационного правила для одного критерия, при этом

C(X) = {yeX\3xcX:(Vi^-A.....i„.....п, J/x) 3i„: J.Jx) >J,ß))). (7)

Правило (7) вместе с вектором J(x) е R" представляют механизм многокритериального паретовского выбора. Рассмотрена менее жесткая стратегия выбора - правило Слейтера (или слабое правило Парето), которое на основе использования формализма нечетких отношений (G) или существенно нелинейных функций (СНФ) принимает следующий вид:

С(Х) = {у<=Х|эх е XfVi = 1...../„.....Щ J,(x) G J,(y)). (8)

На основе проведенного анализа синтезирована обобщенная модель взаимодействия ЛПР (ЦТ)) с окружающей его средой V(T) = $(.), Kp,(.)}eR\ где Т = {г, (t-в), Н), t - время, ве[-т, i] - отклоняющий аргумент, г >0; Н - энтропия; У,(.) и Рр(.) - вектор состояния внешнего состояния окружения L,(T) i-го ЛПР и его подсре-ды; вектор состояния внешних органов ЦТ) /-го ЛПР. При этом показано, что

состояние ЛПР по каждому из выделенных каналов приема и обработки многомерных данных в ИСАПР может быть описано СДУ (1) не выше 3-го порядка.

Во второй главе на основе развития макромодели Форрестера (в постановке проф. ЛАБахвалова), путем доопределения ее интерактивными процедурами формирования размытых экспертных оценок состоятельных мер зависимостей ОПС, разработана инструментальная среда для исследования эволюции ИТ ПСПУ.

Осуществлен анализ пространства параметров нормативно-правовых документов (НПД), регламентирующих процессы патентования ОПС. На основе учета множества отличительных признаков нормативных БД ИСАПР и анализа основных противоречий НПД сформулированы правила автоматизированной обработки НПД ОПС. С целью устранения основного недостатка языка SLAM-II (необходимость на-

писания программ) осуществлена формализация процесса сведения качественных экспертных характеристик средств промышленной автоматизации к количественным. Эта формализация осуществлена на базе синтеза СНФ, включающие следующие параметры и переменные: *„(?,)■ *„„(*,) и х1ьц(г;|) - состояние входа и выхода СНФ в данный моменты времени (^)и предшествующий (/,_,); с;(7,) е Я1,, V/, е [0, оо], / = 1, 2, ...; 7 = 1, 4; - определяют зону неоднозначных оценок (суждений ЛПР). При этом устанавливает область оценок экспертов, когда по одним и тем же исходным данным равновероятно вынесение диаметрально противоположных суждений; с2(г,)- определяет порог сведений, который вынуждает эксперта к отказу принятия решения (вынесения суждения и т.п.); означает,

что если, например, будет вынесено суждение о том или ином признаке ОИС кем-нибудь другим, то результат суждения данного эксперта не изменится в пользу предшествующего суждения; с4(<() - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый сообразно выбранной МШС (номинальной, порядковой и др.). Нормированные значения "размытых" оценок ОИС ЛПР в ИСАПР - и (/,) устанавливаются на основе использования "Метода формирования индивидуального мнения" для ситуаций, когда *„(/,) е[Х;'\ X«], где

XI4 = Х<"= Зир*„(0. О)

VI, >0

supJ

V/,> о

при этом в процессе моделирования

*„('.) = *•«(',) - maxx«(f'V2.*(i,) = (*„.(*,) +1)/2

(Ю)

VI, >0

Показано, что для формирования "упреждающих" экспертных оценок ИТ ОИС в ИСАПР ПСПУ ФТП, для которых

ffx (t)dt < 0, (11)

J вш _ _

СНФ интерпретируются следующими системами неравенств

Г I I

c^sigrix) при |х; >(с2+ С,), p.:-true, 0 при jxj <(с2 - с,), р.: = false, 0 при рс,0)| >|х|лд р.:= false;

cAsigr{x) при (¡х,11 >|х| л р) л jxj | = |х|, true,

(сг -c,)<|jc|<(c2 +с,),

*i = *i

z при

(|х1,1>|х|лр)л|х;'|=|4

при (12)

sigr+x), -xf =0, z =0, p.: = false,

где приняты следующие обозначения г, =х„„(г,) и г=хта(]11_1), х =*„(>,), х, = хи(*,_,), х,1 - промежуточное значение х,, с, = с,(Г,), с2 =с2(^), р - переменная логического типа, "::=" - символ контекстно-свободной нотации Бекуса, означающий операцию присвоения.

Взаимосвязанные во времени процедуры формирования экспертных оценок, например, эксперты ОПС в ИСАПР могут иметь разные суждения о взаимосвязи одних и тех же признаков, так, признаки или сущности а и 6, могут находиться в процессе экспертизы признаков проектируемой ПСПУ в следующей взаимосвязи:

а Ь, при/,./ = 0,1,2,...; 1*7, (13)

где а в момент времени (*,) вызвало Ъв-раз, Ъ в - (/ )вызвало а^-раз, для имитации неоднозначных ситуаций синтезированы соответствующие СНФ.

В результате показано, что предлагаемый формализм СНФ позволяет оценивать степень неопределенности параметров состояния ОПС и определять качественные и количественные оценки степени защищенности ОПС на основе геометрической интерпретации нечетких (размытых) экспертных оценок ЛПР в Я2 (или на экране монитора) в виде взаимосвязанного набора графо-аналитических бинарных полей (ГАБП). При этом совокупность бинарных полей представляет систему множеств - V) и является фазовым пространством или параметрическим растром пространства состояния исспедуемой модели эволюции ИТ ОПС в ИСАПР.

Третья глава посвящена разработке адаптивного комплекса алгоритмических средств генерации (автоматизированного синтеза) вычислительных процедур исследования состояния ПСПУ ФТП во временной области на ЦВМ.

Осуществлена постановка и решение задачи автоматизации исследования нелинейных СДУ (1) на основе учета разнотемповости ПСПУ ФТП и таких составляющих вычислительных методов САПР, как конечность, эффективность, реализуемость, совместимость, надежность и адаптивность, которые составляют основу САБЕ-технологии, техники и средств структурного анализа (БАШ") и проектирования ПО. При этом показано, что для определения кусочно-непрерывных участков СДУ (1) в ИСАПР ПСПУ достаточно обеспечить управление вычислительным процессом решения СДУ из процедур, осуществляющих формирование СНФ (12).

В общем случае для автоматизации проверки корректности цифровых моделей ПСПУ в ИСАПР с неоднозначными СНФ необходимо и достаточно обеспечить непрерывное сопоставление приращений х(Ц) на входе СНФ с регуляризующей функцией вида:

Уа> 0, (14)

где Л*(0 - приращение *„(*,) на шаге Ль- ^^^С^г^+С,^,) _ область неоднозначности СНФ; «¿(if)22Ci(',)-С2(г,) +С3(г,) _ величина области неоднозначности моделируемой СНФ; C,(i()>Q(i,)^Q e[f0, fj.

В результате разработаны объектно-ориентированные процедуры и логические схемы автоматов (ЯСА) для контроля адекватности цифровых моделей ПСПУ, позволяющие сократить объем вычислений, одновременно повышая достоверность моделирования существенно-нелинейных СПУ в ИСАПР.

Переход от исходной СДУ (1) ПСПУ к эквивалентной системе обыкновенных ДУ обеспечивает разработанная подсистема адаптивных алгоритмических средств формирования транспортного запаздывания, которая осуществляет контроль выделенных в ИСАПР ресурсов и соотношений х>у h(tt) между текущим шагом интегрирования h и запаздывающим аргументом т, Vy е

Разработанный формализм СНФ позволил систематизировать наиболее распространенные процедуры численного решения СДУ (1) в ИСАПР, которые сведены к следующим:

А = 1, 2, ..., А,, А,, ..., т/(0); х = 0 = ^4 }, (15)

где т]{9) - мощность подмножества в вычислительных методов решения СДУ (1), кх - число схем или приближений в X методе,

L®: V(t, +h) = V(t,) + [F(0 + /¿W(-H

I. P-0 J' о

% = (2:1; 1:1; 1:16), A = 1,4 } - множество явных вычислительных методов решения СДУ (Эйлера, Мерсона-Кутта, Джилла, Рунге-Кутта),

L о

V<S=£[a^V,_1+kf;F(VH,tH)l VHtV{tl4)- q = Cz Z = (2:3); A = V } -

J-0

множество предикто-коррекгорных (многошаговых) вычислительных методов решения СДУ (модифицированный Эйлера-Коши, Адамса),

L™: V(t, + И) = + hbF\V(ti + h),t, + А)]; / = (1:3); Я = 1,3 }-

I о

множество неявных вычислительных методов решения СДУ (методы Гира),

/44> : V(tsup |F[K(r),i]-Q(/)F(0-d(0|^At;

p. О VI «{(„l.t*)

a(t) = ¿aft., + 0)hp /p\; d(t) = ¿ф,., + 0W t pi; Z = (2:4); a =4,5 }- mho-

p= О ртО

жество численно-аналитических методов решения СДУ (метод Пикара и неопреде-

ленных коэффициентов), К(.) - расширенный вектор состояния исходной СДУ (1), Р(.) - правая часть решаемой СДУ, я(.), й(.) и </(.) - постоянные вычислительных методов.

Процесс генерации численных процедур исследования состояния ПСПУ в ИСАПР осуществляется на основе применения принципа ограниченной сложности, а также введенных новых понятий и определений, позволяющих устанавливать в ИСАПР динамический приоритет в соответствии с конкретными условиями мониторинга ПСПУ ФТП и оптимизировать вычислительные процедуры решения СДУ (1) в пространстве таких противоречивых характеристик вычислительных методов, как точность, скорость, объем занимаемой памяти и др.

В четвертой главе осуществлена разработка алгоритмических и конструктивных средств обработки (отображения, фиксации и сжатия) многомерных данных (МД), получаемых в процессе мониторинга ИСАПР ПСПУ ФТП различной физической природы, на основе синтеза визуальных графо-аналитических объектов в заданной предметной области проектирования и экспертизы.

Разработан подход, в соответствии с которым структура МД в ИСАПР представлена в виде иерархически упорядоченных списков. На базе оценки основных характеристик используемого комплекса технических средств ИСАПР, организация информационной БД о рассматриваемых вариантах (режимах работы или функционирования) ПСПУ осуществляется в соответствии со следующими составляющими МД: исходные (начальные), текущие (получаемые в процессе исследования) и защитные (минимальный объем МД, позволяющий восстановить результаты исследований состояния ПСПУ в любой Ь , У).

В соответствии с исходной и текущей информацией для заданных значений (4), определяющих область допустимых решений V/?,(<) е в, применяя принцип сжимающих отображений, осуществляется биективное отображение зависимостей 3, от Д(|> (/?"') на Я2 в виде фафо-аналитическйх бинарных таблиц, в форме, адекватной восприятию конкретному ЛПР. Процесс перехода от МД из Я?*1, Ук= 3,4,..., в Я2 осуществляется на основе применения конструктивных реализаций новой подвижно" взаимосвязанной системы координат следующим образом. Согласно полученным рекурсивным выражениям интерполяционной формулы гиперповерхности МД в

Л+1 (/?,., / = Р*)=0, (16)

гдвР^РАрь', »,У = 1,2; р = 1,2,3,..., 2*~2),

разбиваются на Ы0 подпространств Р? или Я5.

Соответственно /3(Д, Д,, Ръ, Р3)=0 или /4(Д, Рг, Р3, Д, Р4)-О, где

Р^фг, Л(Р)> У = р=р},р,+1), Р=1Д5,...,; ^0=2"; (17)

РА»Р<\рА\ у =1,2; р = р1,р1 +1, Л +2,Л +з) =1,5,9,...,; (18)

Информация каждого из полученных подпространств с помощью канонических форм Коши биективно отображается в Я2 в виде графо-аналитических объектов (графических вычислительных таблиц, графо-аналитических бинарных полей ГАБП данных и т.п.). Синтез в Я2 приемлемого графо-аналитического отображения МД осуществляется в динамике исследования ПСПУ ФТП на основе применения аппарата проективных групп Ли.

Вышеописанные методы доведены до программных и конструктивных реализаций на основе следующего множества способов геометрического моделирования ГАБП: - одностороннего- авт.свид. № 908620; - взаимосвязанного - авт.свид. № 1368850; - двустороннего-авт.свид. № 1675121;- пространственного-авт.свид. № 1743906; - комбинации вышеперечисленных способов на основе использования различных функциональных разверток, например, линейной (авт.свид. № 1597556) и круговой (авт.свид. № 1673838). На основе применения данных разработок предоставляется возможность осуществлять анализ МД на плоскости, а также осуществлять фиксацию исследуемых вариантов систем управления в виде графоаналитических объектов - бинарных вычислительных таблиц.

Для повышения эффективности процессов обработки распределенной в ИСАПР информации рассматриваются реализации предлагаемых способов синтеза ГАБП в многоуровневой сети АРМ проектировщиков ПСПУ, снабженных устройствами в/,,, (авт.свид. № 1747905) измерения, обработки и передачи данных (ИОПД) о различных ФТП, где 8|,,, 1=0,1,...,Ц 4=1,2,..., О/, ¿. - число уровней ИОПД, 0< - число многоканальных ИОПД на / уровне. Каждое из устройств / - уровня соединено каналами связи, по крайней мере, с одним устройством ИОПД (И)-го уровня, с двумя устройствами ИОП / уровня и двумя устройствами ИОПД (1+1)-го уровня. Каждое устройство Эц соответствующего АРМ проектировщика в ИСАПР обеспечивает нормирование и комбинаторную обработку входных сигналов с последующим их преобразованием на основе отображений и '■ Я5-» Я2 или Ь: Р?-* Я2 для регистрации входных данных на мониторе АРМ проектировщика ПСПУ в виде ГА БП.

Рассматриваются методы прогнозирования и контроля состояния ПСПУ на основе графо-анлитических объектов или оценок (гипотез) ЛПР вида:

н (X,, г*)«! [ { Чк,у,,ъ) ах ау и,к = 1,2,..., (19)

0 0 0

где Ц.) - интегрируемая по Риману функция или параметрическая зависимость, X,, У) и - текущие значения переменных (или зависимостей ГА БП) - входных переменных - (параметров) независимых (или зависимых) координат, о различных состояниях анализируемого (контролируемого) объекта в ИСАПР ПСПУ. Показана возможность прогнозирования в ИСАПР состояния ПСПУ на основе анализа входных величин Х(, У, и (авт.свид. N0 1679195) и формирования гипотез Нак(.) в реаль-

19

ном и ускоренном масштабах времени с частотой, определяемой параметрами генераторов развертки ЭЛТ монитора каждого из S/,„APM ИСАПР.

Рассмотрен способ формирования периода (Т„) и длительности (ги) контроля состояния ПСПУ (патент РФ № 2012034), позволяющий минимизировать ошибку воспроизведения (распознавания, прогнозирования и т.п.) текущего состояния ПСПУ ФТП. Рассматриваются аналитические выражения соответствующих нормированных значений сигналов рассогласования e(f) в виде степенных рядов, на основе анализа которых доказан эффект предсказания состояния ПСПУ ФТП. Этот эффект доказан для общего случая - на основе представления e(f) в виде случайного процесса с 77-мерной плотностью вероятности.

Приведены результаты самокапибровки протоколов обмена данными в ИСАПР ПСПУ ФТП, которые отображаются в виде ГАБП, устанавливающих не только числовые, но и "образные" - графо-аналитические соотношения между заданными или контролируемыми параметрами. В процессе синтеза подобных ГАБП предоставляется возможность ЛПР формировать проблемно-адаптивный параметрический растр (или графический интерфейс), согласованный с конкретными ситуациями управления сложными распределенными динамическими процессами в ИСАПР ПСПУ ФТП, в рамках действующих стандартов представления текстовой и графической информации (SGML и CGM).

Предлагаемые средства позволяют осуществлять: визуализацию результатов формирования упреждающих воздействий в ИСАПР на основе совмещения числовых, текстовых и графических данных об исследуемой ПСПУ ФТП в реальном и ускоренном масштабе времени; проектирование и экспертизу состояния ПСПУ ФТП на основе анализа допустимой области (4). На практических примерах проектирования ПСПУ различными ФТП показано, что разработанные методы и средства позволяют: выделить несвязанные, слабосвязанные и сильносвязанные процессы, на основе анализа интенсивности информационного обмена между подсистемами в ИСАПР ПСПУ ФТП; регистрировать информацию в виде многомерных ГАБП, например, в виде графических вычислительных таблиц, которые представляют сечение пространства параметров исследуемого объекта(ов) на заданном интервале времени.

Пятая глава посвящена вопросам автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния ИСАПР ПСПУ.

Разработана обобщенная структура имитации динамических процессов, происходящих в ПСПУ ФТП. Структура идентификации нелинейных динамических процессов в ИСАПР ПСПУ образует нейроподобную сеть, которая характеризуется следующими параметрами: К - число слоев сети, Л- число СНФ (в общем случае -нейронов) к-го слоя, связи между СНФ в слое отсутствуют. Выходы СНФ к-го слоя (Jt = l, x-i) поступают на входы СНФ следующего (/с+1)-го слоя, структура связей между СНФ к-го и (/г+1)-го слоя задается матрицей смежности или матрицей нечетких связей. Показана возможность аппроксимирования непрерывных функций мно-

гих переменных с заданной точностью А е^ , используя заданный набор элементарных звеньев САУ в ИСАПР или типовых (базисных) функций. При этом введение дополнительных слоев в нейронную сеть сохраняет это свойство ВС ИСАПР. Обучение ВС ИСАПР осуществляется в процессе определения

,и1И0||2 * при тт(1+к) (24)

и проверки сложности С А (0 = { С, (0, * = 1,5 } д, (25)

устанавливаемой в соответствии с МШС СНФ (12), исходя из технической сущности решаемых задач. Оценка (24) характеризует некоторую усредненную меру близости выходов сети и указаний ЛПР.

Предложена инженерная методика исследования и разработки ТО ПСПУ. Отличительная особенность методики состоит в учете многорежимности и разнотемпо-вости происходящих процессов путем автоматического выделения каждого из режимов при соответствующей настройке программного обеспечения ИСАПР ПСПУ. Процесс поиска проектных решений, в соответствии с ПМС, представлен в виде процедуры направленного перебора решений. Показано, что применение разработанной подсистемы обработки МД позволяет представить ППР в виде конечного множества ГАБП, форма которых, с точки зрения построения диалоговых ППР, адекватна зрительному восприятию ЛПР. Синтез ГАБП позволяет не только сократить объем вычислений, но и фиксировать сам процесс отбора проектных решений.

Процедуры формирования МШС на основе применения введенного аппарата ГАБП представляют некоторую регулятивную семантику, обеспечивающую процесс синтеза персонифицированной семантики в заданной ПрО. Применение разработанного аппарата СНФ позволяет формировать интерфейсные процедуры связи ЛПР-ЭВМ в ИСАПР ПСПУ ФТП, а ГАБП, на уровне использования элементов проективной геометрии или (следуя терминологии профессора В.А. Горбатова) проективной семантики, позволяют синтезировать визуальные объекты в ИСАПР, обеспечивая процесс автоматизированного поиска наиболее выразительных средств для конкретного пользователя ИСАПР при сохранении их смыслового (персонифицированного) содержания в заданной ПрО проектирования.

Для организации эффективного интерактивного взаимодействия ЛПР-ЦВМ в ИСАПР ПСПУ разработан и исследован новый способ формирования упреждающих воздействий на основе использования комбинированной ЧШИМ (ав.свид.№ 167058). Разработаны методика, алгоритм и процедура проектирования ПСПУ ФТП, основанные на последовательном достижении целей с последующим свертыванием критериев (8). Отличительная особенность методики состоит в том, что для сокращения процесса поиска ТО ПСПУ начальные значения параметров ПСПУ выбираются из условия обеспечения асимптотической устойчивости проектируемой или исследуемой системы. Кроме этого, процедура поиска ТО ПСПУ представлена таким образом, чтобы учесть эвристические способности и опыт ЛПР на основе использования

21

графоаналитических растров вычислительных таблиц и соответствующих элементов геометрического моделирования в/на F? и Я3 (2D и Зй-графики).

Показано, что общий графо-аналитический профиль (ГАП) - нулевой уровень у каждого пользователя ИСАПР при первом входе в систему генерации объектно-ориентированных процедур формируется на основе login - контроля имени и скорости его ввода и password - контроля шифра и скорости его ввода. Все остальные параметры (их число и предметное или контекстное наполнение) формируются на основе параметров рабочей среды, окружающей ЛПР в данной вычислительной системе. Местоположение ГАП ЛПР на сервере можно задавать, например, так же, как и в Windows NT с помощью User Manager for Domains. Если в данной учетной записи задан путь к ГАП, то при выходе пользователя из системы профиль будет сохраняться как в каталоге, например, NTuser.dat, так и на локальной машине. При этом основное преимущество состоит в том, что сам графический объект (ГА профиль) его функциональные характеристики (предметная область и т.п.) и назначение известны только конкретному ЛПР. Происходит это благодаря тому, что ГАП это не что иное, как "отпечаток" или графическая интерпретация когнитивных действий ЛПР в процессе решения конкретных задач, смысловое значение которых доступно или известно только данному ЛПР и только. Причем каждый момент выхода из системы формирования объектно-ориентированных процедур сопровождается генерацией копии ГАП, сформированной до данного сеанса.

Введены новые определения: процесса предметной форматизации графоаналитических бинарных параметрических полей (ГАБПП) в виде некоторой последовательности формирования графических бинарных полей, когда каждой шкале бинарного поля приписывается или назначается конкретным ЛПР содержательная характеристика или оценка из заданной предметной области или рассматриваемой ЛПР ситуации экспертизы ОИС (ОПС) в интерактивных системах программного управления (ИСПУ); библиотеки эталонных ГАП - набор тестовых графоаналитических профилей, сформированный в рамках заданного множества информационных полей и другие.

Рассмотрены практические примеры автоматизации основных процессов экспертизы ПСПУ в рамках разработанной СУБД 'Эксперт ОПС" ИСАПР. Процесс алгоритмизации основных процедур квантификации (сведения качественных экспертных характеристик к количественным) ПСПУ рассмотрен на примере способов и устройств линеаризации передаточных характеристик измерительных преобразователей (УИП) микропроцессорных систем управления и регулирования. В качестве базовой процедуры организации интерактивного режима квантификации данного класса УИП применена параметрическая модификация обобщенного алгоритма синтеза СНФ (12) и СДУ (1) на основе использования заданного перечня типовых нели-

нейных звеньев САПР САУ и АСУ ТП. При этом, использован минимальный набор операторов языка J1CA (присваивания - А( > и условного перехода - Р <)):

Н = А0 Pi Т1 Рг t2A3 A, As ; 4J А« ; 41 Р7 t3 Р8 ?% ; I* А10 Ац А«; ...;

Xм А«, ; Iм Рв7 t32 Рм t33; i33Aaa А90; А91 А92 Аи ; (26)

где Ао - оператор ввода параметров СНФ (12) и СДУ (1) (зона гистерезиса -Ci(t|), зона нечувствительности - C2(ti), порог насыщения - C3(t,), коэффициент усиления - C4(t,), тип гистерезиса, состояние вспомогательных переменных СНФ (12) и другие.

Алгоритмическое описание процедуры генерации тезауруса в однопроцессорной ВС ИСАПР ПСПУ ФТП представлены в виде:

Aoo-l112 И« Дог Аоз PMt1 Aos А« Р07 t2, (27)

где Аоо - ввод начальных значений переменных базовой процедуры кодирования СНФ и вспомогательных переменных: X, N и М, характеризующих структуру кодируемого технического решения ПСПУ; Ни з Н - обращение к базовой процедуре (26), Аог -» X: = X + Хвыхв); Аоз N : = N + 1; Р04 - контроль сложности формируемого тезауруса; Aos XBX(t,): = X; Aoe-> М: = М + 1; Р07- контроль сложности поискового образа или управляющих фраз.

Для распределенной многопроцессорной ВС (ЛВС или ГВС) ИСАПР, состоящей из (N+1)-ro процессора со слабой связью, алгоритмическое описание процедуры интерактивной квантификации ПСПУ представлены на языке параллельных ЛСА в следующем виде:

А.н.вГ.ГНивП'н,,®!2... ГНйвПг&А,

R2«иГН„Ц4i3HBI'H^riis.A,... (28)

I Rra©irl,IC2ffl-1)Hlne.ri^15H3mcoi2». fH^fts-A.; ' где Aos Аоо->(27), H11j12.....„т в Н из (26),

N

Al(2,3,... , (m-1) XBX(t|) i = S X8bix(t|),

n=1

, Am -> XBbK(t,): = I Хаыхш, ne{1:N},me{1 :M},

1 n=1

Ri,2.....m и Si,2.....m - операторы распараллеливания и соединения параллельно

' работающих участков алгоритма интерактивной квантификации ПСПУ в ИСАПР.

i В результате показано, что в процессе оптимизации основных процедур мони-

| торинга ПСПУ ФТП использование предлагаемых методов и моделей позволяет:

осуществлять автоматизацию процедур параметрической квантификации ПСПУ в I ИСАПР, повысить эффективность работы ЛПР в пространстве открытых сетевых

^ технологий и генерировать проблемно-ориентированные информационно-

поисковые объекты для распределенных БД различного назначения. При этом предоставляется возможность представить общую совокупность БЗ: J = Ji и J2, где Л,={Рз1. Р32, •••, Рее} - множество "легко" формализуемых знаний, J2={Pi, Р2,..., Рга}

- множество, при формировании которого используют "сложно" формализуемые эмпирические знания и опыт ведущих специалистов-экспертов ИСАПР. Пересечение множеств Ji и Ü2 образует множество J3, составляющее знания ЛПР, основанные на формализованных моделях эволюции ИТ ПСПУ. В процессе накопления информации, при решении поисковых задач, часть элементов множества J2 переходит в множество Ji. Кроме этого, в процессе контрольной (дополнительной и т.п.) экспертизы состояния ПСПУ множество J представляет некоторый набор правил (стратегий), выработанный на основе согласованного параметрического пространства оценок экспертов ИСАПР ПСПУ ФТП. При этом разработаны методы и модели оптимизации основных этапов новой информационной технологии проектирования и экспертизы состояния ИСАПР ПСПУ ФТП, как объектов промышленной собственности.

В первом приложении приведено описание разработанных инструментальных средств открытой распределенной технологии проектирования и экспертизы состояния ПСПУ в виде программного комплекса загрузочных модулей. Основной стратегией при выборе технологий разработки инструментальных средств мониторинга процедур поискового проектирования и экспертизы состояния ПСПУ в ИСАПР стала поддержка Internet и масштабируемость. Основным средством разработки был выбран язык Java. В качестве серверной платформы использована Unix (Linux), а для тестирования - Windows NT Server. Для реализации приложений ЛПР (клиента, эксперта и др.) используются WWW броузеры, поддерживающие спецификации JDK1.1. В качестве WWW сервера - используется программный продукт Apache, а для тестирования - MS Internet Information Sever 3.0, в качестве сервера баз данных

- mySQL, а для тестирования на платформе Windows NT — программный пакет MS SQL. Основными используемыми в системе экспертизы состояния ПСПУ протоколами передачи данных выбраны HTTP и SQL. В качестве интерфейсной технологии стыковки программных модулей использована технология CORBA, которая на данный момент обладает наиболее высокой гибкостью и переносимостью на различные платформы.

Во втором приложении приведены акты и справки о внедрении результатов диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе теоретических обобщений работ автора по проблеме синтеза методов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных позиционных систем программного управления осуществлено решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

В диссертационной работе получены следующие основные теоретические и I практические результаты:

I 1. Синтезирована новая проблемно-адаптивная концепция автоматизации ос-

| новных процессов проектирования и экспертизы состояния (исследования, разра-

| ботки, патентования и эксплуатации) нелинейных нестационарных ПСПУ ФТП на

основе развития конструктивных положений принципа минимальной (ограниченной) сложности, использования единого методологического и математического аппарата дифференциально-разностных систем уравнений запаздывающего типа с нестационарными существенно нелинейными функциями.

2. Разработаны математические модели проектирования и экспертизы технически оптимальных ПСПУ ФТП на основе отождествления процессов позиционирования оптических излучений различной физической природы с элементарными операциями, выполняемых ЛПР в процессе взаимодействия с ЦВМ в ограниченном информационном (признаковом, содержательном и т.п.) пространстве диалоговых меню экспертизы состояния ИСАПР сложных систем программного управления и регулирования.

' 3. На основе развития макромодели Дж.Форрестера, путем доопределения ее

| интерактивными процедурами формирования нечетких экспертных оценок состоя-

тельных мер зависимостей ОПС, впервые разработана единая инструментальная 1 среда для исследования эволюции информационных технологий ИСАПР ПСПУ.

' Осуществлена формализация процесса сведения качественных экспертных харак-

теристик средств промышленной автоматизации к количественным на базе синтеза нечетких СНФ пространства параметров основных подсистем автоматизации экс-■ пертизы состояния ПСПУ ФТП.

| 4. Разработан и исследован адаптивный комплекс инструментальных средств

1 генерации (автоматизированного синтеза) вычислительных процедур исследования

1 ПСПУ ФТП. Процесс генерации численных процедур исследования ПСПУ реализо-

| ван на основе развития основных положений принципа ограниченной сложности пу-

тем введения новых определений СНФ и аппарата МШС в пространстве таких противоречивых характеристик вычислительной среды ИСАПР как точность, скорость, объем занимаемой памяти и другие.

5. На основе применения принципа сжимающих отображений разработана под-1 система алгоритмических и технических средств обработки (сжатия, отображения и

1 накопления) многомерных данных в ИСАПР ПСПУ ФТП. Показано, что подсистема

I разработанных средств позволяет: взаимно-однозначно (биективно) отображать на

I плоскости многомерные числовые зависимости в виде графо-аналитических вычис-

• лительных таблиц; представить в памяти ЦВМ многомерные данные в виде упоря-

I доченных иерархических списков; учитывать эвристические способности ЛПР на ос-

| новных стадиях проектирования ПСПУ.

6. Впервые разработаны и исследованы конструктивные и аппаратно-программные решения новой системы подвижно-взаимосвязанной системы координат в виде чертежно-графических приборов и сетевых средств многоуровневого измерения, обработки и регистрации величин различных ФТП. Разработанные способы и система измерения, приборы и устройства позволяют биективно отображать и моделировать на плоскости многомерные числовые зависимости в САПР ПСПУ. Приоритет и мировая новизна разработанных приборов, устройств, способов и системы защищены 16 авторскими свидетельствами и патентом.

7. Впервые для организации эффективного интерактивного взаимодействия ЛПР-ЦВМ в ИСАПР ПСПУ разработан и исследован новый способ формирования упреждающих воздействий на основе использования комбинированной ЧШИМ. Разработаны методика, алгоритм и процедура проектирования ПСПУ ФТП, основанные на последовательном достижении целей с последующим свертыванием критериев. При этом отличительная особенность методики состоит в том, что для сокращения процесса поиска технически оптимальных ПСПУ начальные значения параметров выбираются из условия обеспечения асимптотической устойчивости проектируемой или исследуемой системы. Кроме этого, процедура поиска технически оптимальных ПСПУ представлена таким образом, чтобы учесть эвристические способности и опыт ЛПР на основе использования графо-аналитических растров вычислительных таблиц и соответствующих элементов геометрического моделирования в/на Я2 и Я? {20 и 30-графики).

8. Рассмотрены задачи самокалибровки многоканальных каналов приемо-пере-дающих узлов ИСАПР ПСПУ ФТП, которые устанавливают не только числовые, но и "образные" - графо-аналитические соотношения между контролируемыми переменными. Впервые в процессе синтеза геометрических объектов в САПР предоставляется возможность ЛПР формировать проблемно-адаптивный параметрический растр (или графический интерфейс), согласованный с конкретными ситуациями проектирования и экспертизы состояния сложных систем программного управления.

9. Разработаны методы и модели оптимизации основных этапов проектирования и экспертизы состояния ПСПУ на основе применения и развития открытых сетевых технологий, позволяющие: осуществлять автоматизацию процедур параметрической квантификации (сведение качественных экспертных характеристик к количественным) ОПС, повысить эффективность работы ЛПР в существующих поисковых системах и генерировать проблемно-ориентированные информационно-поисковые объекты для распределенных баз данных различного назначения.

10. Разработана общая методология автоматизированного синтеза интерактивных алгоритмов обучения экспертов ОПС в ИСАПР. Разработанные методы позволяют на основе использования минимального набора логических операций, осуществлять генерацию открытого множества способов разрешения конфликтов в

I ИСАПР, когда имеющееся количество ресурсов меньше требуемого, обеспечивая

| визуализацию параметров многомерных взаимосвязанных процессов САПР ПСПУ в

| реальном масштабе времени.

! 11. Прикладные возможности разработанных в диссертации математических

моделей, алгоритмов моделирования, аппаратно-программых средств, способов и * устройств подтверждаются результатами их использования при автоматизации про-

цессов проектирования и экспертизы состояния (исследования, разработки, патентования и эксплуатации) ПСПУ ФТП (при проектировании бортовых позиционных систем программного управления сканирующими устройствами, специализированных микропроцессорных систем программного управления, в процессе проектирования систем мониторинга состояния АСУП и АСУ ТП гидравлических, тепловых и др. режимов работы систем распределенного диспетчерского управления и регулирования) в условиях неполной информации и ограниченности ресурсов разного вида. 1 Отдельные из разработанных алгоритмов и программ доведены до аппаратной

! реализации, каждая из которых обладает мировой новизной и защищена авторскими

■ свидетельствами или патентом.

I

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы.

' 1. Автоматизация исследования, разработки и патентования позиционных сис-

' тем программного управления. - М.: Наука, Физматлит, 1999. (23,76 п.л.).

2. Методы и модели экспертизы объектов интеллектуальной собственности в ) сети Интернет. - М.: Солон-Р, 2002. (20 п.л.).

' 3. Модели эволюции информационных технологий средств промышленной авто-

! матизации. - М.: ИПРЖ "Радиотехника", 1998. (2,7 п.л.).

) 4. Позиционные системы программного управления подвижными объектами. -

| М.: ИПРЖ "Радиотехника", 1998. (2,3 пл.).

[■ 5. Вопросы управления производством электроизоляционных материалов с

I применением микропроцессорной техники/ (В соавторстве); - М.: МОП ВНТО, 1991.

| (3,43п.л.).

6. Method of Digital Grafo-Analitical Diagnostics in Interactively Controlled Distributed Systems in Internet/ Proceedings-2. 4-th International Conference and exhibition on "Digital Signal Processing and Its Applications". - M.: ИПРЖ "Радиотехника", 2002. (В соав-1 торстве) (0,4п.л).

t 7. Digital Technologies of Grafo-Analitical Protection Methods in Internet/ Proceed-

^ ings-2. 4-th International Conference and exhibition on "Digital Signal Processing and Its

J Applications". - M.: ИПРЖ "Радиотехника", 2002. (В соавторстве) (0,6п.л).

F 8. Графоаналитический метод визуализации состояния распределенных вы-

числительных процессов и систем управления. Труды международной конференции f "Параллельные вычисления и задачи управления". 4.4. Математические модели,

технологии и языки параллельных вычислительных процессов. - М.: ИПУ РАН, 2001. (0,7п.л).

9. Методы графоаналитической декомпозиции моделей экспертизы систем программного управления в сети Internet. - В кн.: Декомпозиционные методы в математическом моделировании/ Под ред. член-корр. РАН Ю.Н.Павловского. - М.: ВЦ РАН, 2001, (0,35 пл.).

10. Разработка и исследование интеллектуальных средств идентификации объектов промышленной собственности (ОПС) в сети Internet/ Труды международной конференции "Идентификация систем и задачи управления". - М.: ИПУ РАН, 2000. (1,2п.л.).

11. Методы и модели открытой технологии экспертизы объектов промышленной собственности (ОПС) в Internet/ — В кн.: Труды Четвертого Международного симпозиума "Интеллектуальные системы" (INTELS'2000)/ Под ред. проф. К.А. Пупкова. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. (0,2п.л.).

12. Разработка инструментальных средств открытой технологии экспертизы объектов промышленной собственности (ОПС) в Internet. - В кн.: Научный сервис в сети Интернет. - М.: НИВЦ МГУ, 1999. (О.Зп.л.).

13. Автоматизированный синтез нейроподобных структур и моделей идентификации нелинейных динамических процессов в Internet. - В кн.: Математические методы распознавания образов (МММРО - 9)1 Под ред. акад. РАН Ю.И.Журавлева. -М.: ВЦ РАН, 1999. (0,2п.л.).

14. Способы формирования защитных воздействий в интеллектуальных системах управления/ Тез.докл. международного форума информатизации (МФИ-99). "Коммуникационные технологии и сети". - М.: МАИ, 1999. (0,2п.л.).

15. Автоматизация основных процессов исследования, разработки и патентования объектов промышленной собственности/ Информатика - машиностроение,

— 3(25), 1999. (0,9п.л.). -----

16. Открытая технология экспертизы объектов промышленной собственности в Internet. Техника машиностроения, 1998, № 2(16). (1,1п.л.).

17. Проблемно-адаптивный подход к автоматизации основных процессов экспертизы позиционных систем программного управления/ Информатика - машиностроение, 1998, №4(22). (1,2п.л.).

18. The Synthesis of Interactive Algorithms Training Experts of Objects Industrial Property /International Scientific and Technical Conference "System Problems of Reliability, Mathematical, Modeling and Information Technologies". Sochi, 1998. (0,1п.л.).

19. Оптимизация диалоговых процедур СУБД "Эксперт ОИС". - В кн.: Искусственный интеллект в технических системах. Вып. № 19/ Под ред. акад. РАН Л.Н.Лупичёва. - М.: Гос.ИФТП РАН. 1998. (0,7п.л.).

I 20. Оптимизация режимов распознавания тоновых изображений. - В кн.: Тепло-

' видение/ Под общей ред. проф. Н.Д.Куртева. - М.: МИРЭА.1990. (0,5п.л.).

( 21. Интерактивные технологии и экспертиза объектов ИС/ Интеллектуальная

I собственность, № 5-6,1996. (0,7п.л.).

22. Патент N8 2012034 (РФ). Способ автоматического управления и система для , его осуществления/ (В соавторстве). Опубл. в БИ 1994, № 8.

23. Алгоритмизация основных процедур классификации способов и устройств ' линеаризации передаточных характеристик измерительных преобразователей. - В 1 кн.: Патентная информация, вып. 2. - М.: ВНИИПИ, 1994. (0,4п.л.).

24. Методы и средства отображения многомерных параметрических зависимостей. - В кн.: Информационные технологии искусственного интеллекта/ Под ред. акад. РАН Л.Н.Лупичбва. - М.: ГосИФТП РАН 1994. (0,4п.л.).

25. Авт.свид. № 1833956 (СССР). Способ управления электродвигателем с вентильным преобразователем и устройство для его осуществления. БИ 1993, № 30.

26. Авт.свид. № 1747905 (СССР). Способ многоканальной регистрации резуль-, татов измерений и устройство для его осуществления. Опубл. БИ 1992, № 26.

27. Авт.свид. № 1743906 (СССР). Устройство для моделирования многомерных параметрических зависимостей (Прибор для построения номограмм). Опубл. БИ

1 1992, №24.

! 28. О создании проблемно-ориентированных баз данных по электрографии/ (В

1 соавторстве). - В кн.: Электрография 91 (Тезисы докладов международной конфе-

! ренции по электрографии, 22-25 октября 1991г./ Под ред. д.т.н. А.Б.Дравина. - М.:

МРП, 1991. (0,2п.л ).

29. Авт.свид. № 1673838 (СССР). Графопостроитель. Опубл. БИ 1991, № 32. | 30. Авт.свид. № 1675121 (СССР). Устройство для моделирования взаимно об-

ратных многомерных параметрических зависимостей (Чертежный прибор). Опубл. | БИ 1991, №33.

' 31. Авт.свид. № 1679195 (СССР). Устройство для прогнозирования состояния

' систем управления. Опубл. БИ 1991, № 35.

32. Авт.свид. № 1597556 (СССР). Графопостроитель. Опубл. БИ 1991, № 32.

33. Электрографический аппарат на памяти электрофотослоя/ (В соавторстве). - В кн.: Достижения и пути развития электрографической техники. - М.: Минприбор,

^ 1986. (0,4п.л.).

( 34. Автоматизация исследования позиционных систем программного управле-

I ния сканирующими устройствами. - В кн.: Конструирование приборов для изучения

[ космоса. - М.: Наука, ИКИ АН СССР, 1985. (0,5п.л.).

' 35. Интерпретация процесса графического отображения многомерной числовой

^ информации в косоугольной системе подвижно-взаимосвязанных координат. - В кн.:

^ Образный анализ многомерных данных. - М.: ИПУ АН СССР, 1984. (0,2п.л.).

36. Формирование структуры программного комплекса для автоматизированного исследования алгоритмов распознавания машинописных символов. - В кн.: Теория и методы автоматизации проектирования сложных систем и автоматизации ио-следова-ний. Минск: ИТКАН БССР, 1983. (0,1 п.л.).

37. Авт.свид. № 1050914 (СССР). Устройство для моделирования взаимозависимых многомерных функций (Чертежный прибор). (В соавторстве). БИ 1983, № 40.

38. Обработка многомерной числовой информации при исследовании и разработке бортовых САУ. - В кн.: Конструирование и технология изготовления космических приборов. - М.: Наука, ИКИ АН СССР, 1983. (0,5п.л.).

39. Исследование и разработка позиционной системы программного управления. - В кн.: Теория и техника автоматического управления. Томск, ТПИ, 1982. (0,9л .л.).

40. Авт.свид. № 908620 (СССР). Чертежный прибор. (В соавторстве). Опубл. БИ 1982, № 8.

41. Проектирование и разработка технически оптимальных систем программного управления (ПСПУ). - В кн.: Системы управления движением. Фрунзе, ФПИ, 1981. (0,7п.л.).

42. Автоматизация основных процессов правовой защиты объектов интеллектуальной собственности в сети Интернет. - В кн.: Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта. Материалы межд. науч.-техн. конф. Вологда ВоГТУ. 2001. (В соавторстве). С.60-64.

43. Проектирование интерактивных систем программного управления и регулирования в инструментальной среде Matlab. Труды Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB". Москва, ИПУ РАН, 28-29 мая 2002г. / Под общ. ред. В.Г. Потемкина. - М.: ИПУ РАН, SoftLine, The MathWorks Inc. 2002. (В соавторстве). С.202-220.

44. Метод графоаналитической оценки устойчивости нелинейных систем программного управления/ Тез.докл. VII Международный семинар "Устойчивость и колебания нелинейных систем управления". Москва, ИПУ РАН, 22-24 мая 2002 г. / Под общ. ред. член-корр. РАН Е.С. Пятницкого. - М.: ИПУ РАН. С.108-110.

45. АРМ разработчика систем защиты и правового сопровождения ОИС в сети Internet. - В кн.: Проблемы управления безопасностью сложных систем: Труды X международной конференции. Москва, декабрь 2002 г. / Под ред. Н.И. Архиповой и В.В. Кульбы. Часть 2. - М.: РГГУ. 2002. С.248-250.

46. САПР технически оптимальных позиционных систем программного управления в сети Internet/Intranet / Научная сессия МИФИ-2003. Сборник трудов. Т.2. Программное обеспечение. Информационные технологии. - М.: МИФИ. 2003. С.42-43.

Подписано в печать 21.05.2003 г. Формат 60x90, 1/16. Объем 1,75 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 345

Отпечатано в ООО "Фирма Блок" 107140, г. Москва, ул. Русаковская, д. 1. т. 264-30-73 \vww.blok01 centre.narod.ru Изготовление брошюр, авторефератов, переплет диссертаций.

Оооз^ А Р15274

Введение.

Глава I. АНАЛИЗ И ПОСТАНОВКА ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ

АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ПСПУ ФТП

1.1. Общая характеристика объекта проектирования и экспертизы.

1.2. Задачи проектирования систем оперативного приема, обработки и распространения данных в ИСАПР ПСПУ ФТП.

1.3. Математические модели ИСАПР ПСПУ ФТП.

1.4. Сравнительный анализ и обоснование критериев выбора методов исследования ПСПУ.

1.5. Цели и критерии принятия решений на основных стадиях проектирования и экспертизы ПСПУ.

1.6. Особенности формализации притязаний ЛПР в процессе проектирования технически оптимальных ПСПУ.

1.7. Выводы.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИ

АВТОМАТИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИСАПР ПСПУ

2.1. Инструментальная среда для автоматизации процессов исследования эволюции ИТ ИСАПР ПСПУ.

2.2. Модель эволюции стратегий экспертизы состояния ИТ в ИСАПР ПСПУ.

2.3. Подсистема автоматизированной обработки НПД объектов промышленной собственности в ИСАПР ПСПУ.

2.4. Нечеткие СНФ экспертизы состояния ОИС в ИСАПР ПСПУ

2.5. Алгоритмы и процедуры генерации оценок графо-аналитического профиля предметной области в ИСАПР ПСПУ.

2.6. Выводы.;.

Глава 3. РАЗРАБОТКА АДАПТИВНОГО КОМПЛЕКСА АЛГОРИТМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИСАПР ПСПУ

3.1. Синтез структуры библиотеки подпрограмм ИСАПР ПСПУ

3.2. Способ контроля корректности цифровых моделей ИСАПР ПСПУ

3.3. Разработка алгоритмов и процедур исследования ПСПУ ФТП "аналитическими" методами.

3.4. Разработка подсистемы адаптивных алгоритмических средств формирования транспортного запаздывания в ИСАПР ПСПУ.

3.5. Оптимизация вычислительных процессов ИСАПР ПСПУ.

3.6. Выводы.

Глава 4. МЕТОДЫ, АЛГОРИТМЫ И АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЕ

СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ МНОГОМЕРНЫХ ДАННЫХ В ИСАПР ПСПУ

4.1. Разработка алгоритмов подсистемы обработки (сжатия, отображения и накопления) многомерных числовых данных.

4.2. Синтез отображений многомерной числовой информации в ИСАПР ПСПУ.

4.3. Конструктивная геометрия графо-аналитических бинарных полей

4.4. Синтез конструктивных элементов графо-аналитических бинарных полей.

4.5. Сетевые методы обработки многомерных данных в ИСАПР ПСПУ.

4.6. Выводы.

Глава 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ИСАПР ПСПУ

5.1. Методы и модели ИСАПР ПСПУ.

5.2. Методики исследования и разработки технически оптимальных ПСПУ ФТП

5.3. Синтез объектно-ориентированных процессов проектирования и экспертизы состояния ИСАПР ПСПУ.

5.4. Объектно-ориентированные процедуры квантификации

ОИС в ИСАПР ПСПУ.

5.5. Проектирование нейроподобных структур в ИСАПР ПСПУ на примере интерактивной генерации слоганов в сети Internet.

5.6. Автоматизированный синтез интерактивных алгоритмов обучения экспертов ИСАПР ПСПУ.

5.7. Выводы.

Актуальность темы обусловлена необходимостью дальнейшего повышения производительности труда за счет автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния современных высокоточных позиционных систем программного управления (ПСПУ) различными физико-химическими и информационными процессами (ФТП), в которых одна из основных технологических операций состоит в прецизионном позиционировании объектов различной физической природы. При этом большинство практически важных прикладных задач, например, в металлургии при обработке лазерным лучом деталей сложной конфигурации, в метрологии и картографии при сборе, обработке и распознавании визуальной информации, в медицине при облучении раковых опухолей и других, решается с помощью систем программного позиционирования оптических излучений различной физической природы.

Основные проблемы систем автоматизации проектирования (САПР) данного класса ПСПУ ФТП предопределены непрерывностью процесса их проектирования и необходимостью обеспечения постоянно возрастающих требований к их предельным характеристикам (не только к таким как точность и быстродействие позиционирования, но и к энергозатратам, массе, простоте и скорости перенастройки режимов позиционирования и т.п.).

В процессе проектирования и эксплуатации ПСПУ ФТП лицу, принимающему решение (ЛПР, проектировщику, эксперту и др.) необходимо находить не оптимальные точки в пространстве решений, а допустимые области в этом пространстве или в терминах принципа минимальной (ограниченной) сложности (ПМС) - ПСПУ должны быть технически оптимальными (ТО). Отличительной особенностью развития современных САПР является постоянный рост сложности соответствующих систем программного управления. Широкое использование САПР (CAD/CAM) в России и странах СНГ, таких как T-Flex, CadMech, КОМПАС и др. [1], по сравнению с более мощными зарубежными САПР, такими как Cimatron, Unigraphics, Pro/Ingineer, CATIA и др. [2,3], обусловлено не только дороговизной последних, но и тем, что первая группа САПР обладает свойством открытости и может быть хорошо адаптирована к решению специфических задач в конкретной предметной области (ПрО), а вторая - менее открыта и не обладает модулями для эффективной адаптации и применения в других ПрО.

Большинство современных разработчиков стремится производить прот дукцию на основе расширения ее функциональных возможностей, повышения технических характеристик, снижения стоимости, энергопотребления и физических размеров (или в терминах ПМС - стремятся находить технически оптимальные решения). Для этого создаются сложные системы программного контроля, управления и регулирования на основе высокоинтегральных систем с небольшим числом микросхем (ИМС) и размером печатных плат, за предельно короткие сроки, как правило, в условиях ограниченности ресурсов разного вида. Современные субмикронные технологические процессы, производство печатных плат и новые технологии изготовления корпусов ИМС позволяют решать задачу повышения степени интеграции и минимизации размеров электронных средств.

Однако на практике для производителей электронной техники быстрый выход на рынок с готовым изделием при высоких технических характеристиках являются наиболее важными составляющими, чем все остальные. Современные средства САПР позволяют ставить и решать подобные плохо формализуемые задачи проектирования, а программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) и стандартные языки описания аппаратуры (Hardware Description Languages - HDL) становятся ключевыми элементами в новых технологиях и методологиях проектирования [4]. Лидеры современного рынка производства ПЛИС, такие фирмы как: Altera; Xilinx; Actel, концентрируют свои усилия на устранении основных недостатков ПЛИС [5,6,7]. Как известно, у ПЛИС относительно невысокая рабочая скорость (тактовые частоты меньше, чем в других технологиях производства ИМС) и невысокая плотность (размеры кристалла ПЛИС превышают размеры ИМС, использующих другие технологии). Полузаказные и заказные специализированные ИС (Application Specific Integrated Circuits - ASIC) также используются для обеспечения решения подобных проблем. Однако ПЛИС обеспечивают повышенную гибкость при проектировании и модификации аппаратуры, а также более быстрый выход на рынок при меньших затратах [8]. Кроме того, непрерывно растет популярность использования стандартных языков описания аппаратуры (VHDL и Verilog) при проектировании электронных систем и устройств на основе ПЛИС. В процессе проектирования сложных (более тысячи затворов) ПЛИС инженеры уже не могут использовать традиционные методики проектирования (булевы уравнения, описания в виде логических схем и т.п.). Современные языки описания аппаратуры типа VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) обеспечивают высокоуровневое описание сложных устройств, позволяют выполнить проектирование устройств значительно быстрее, поддерживают создание библиотек проектирования, в которых компоненты могут быть многократно использованы в последующих проектах. Кроме того, они обеспечивают совместимость кодов программ между средствами синтеза и моделирования, а также независимо от конкретного кристалла ИМС, обеспечивается достаточно простое конвертирование проекта с ПЛИС в реализацию в виде полузаказной схемы или базового матричного кристалла.

В современных условиях разработчики ПСПУ ФТП используют новые технологии и современные САПР на основе ПЛИС и HDL. При этом процесс проектирования сводится к описанию схемы на, так называемом, языке описания аппаратуры (поведенческое или сценарное описание спецификации) и использованию средств САПР, в которой выполняется синтез схемы по исходному описанию, моделированию и реализации схемы в выбранном кристалле, после которых формируется файл загрузки (конфигурации). Запрограммированная ИМС может далее быть помещена на плату или использоваться в более крупных проектах. Так, разработанный SystemGenerator фирмами Xilinx и Math Works, позволяет автоматически переносить модели, созданные в среде MatLab/Simulink, в среду физического синтеза проектов для ПЛИС типа FPGA [9]. В данном случае, на этапе разработки проектов для ПЛИС - SystemGenerator предоставляет разработчику набор блоков Xilinx - XBS, реализованный в виде S-функций, в состав которого входят параметризированные модули математических, логических и DSP-функций, модули для взаимодействия с MatLab/Simulink, специальные конструкции для работы с закрытыми пользовательскими функциями и программным обеспечением Xilinx. В свою очередь, набор блоков XBS позволяет перевести и моделировать работу заданного или требуемого алгоритма в bit-true режим (в этом режиме учитывается разрядность данных, эффекты переполнения и т.п.). Затем, при помощи утилит Netlister и Mapper, Simulink-модель, созданная при помощи модулей XBS, транслируется в VHDL-описание, передаваемое после этого средствам синтеза функциональных блоков. Таким образом, современные САПР и методология проектирования ПЛИС требует от разработчика концентрировать свое внимание больше на функциональных вопросах разрабатываемой системы, нежели на вопросах реализации проекта в кристалле ИМС.

В условиях инновационной фирмы часто нет возможности использовать стандартные программы и методики проектирования конкретного инновационного проекта, поэтому их необходимо быстро и качественно разработать, используя свой или, по возможности, чужой накопленный ранее опыт.

В то же время проблема проектирования ТО ПСПУ в каждой ПрО является сложной и чисто с математической точки зрения. В процессе проектирования ПСПУ возникает необходимость применения мощных систем математического моделирования и анализа таких как MatCad, MatLab, Maple, Statistica и др. Многие отечественные и зарубежные научно-исследовательские и проектные организации предпочитают использовать интегрированные многоуровневые САПР, которые представляют гибкое сетевое объединение различных модулей CAD/CAM/CAE. Применение подобных ИСАПР требует разработки математических моделей проектируемых систем в каждой ПрО. При этом ЛПР (пользователю, проектировщику, конструктору и т.п.) приходится подстраиваться под требования и возможности существующего программно-аппаратного обеспечения, а не наоборот.

В настоящее время процесс проектирования любой сложной системы программного управления в реальных условиях неопределенности и ограниченности ресурсов разного вида представляет собой в большей мере искусство, нежели какую-либо строго формализованную процедуру. На сегодняшний день нет единой методологии автоматизированного синтеза и анализа подобных сложных СПУ. Однако, имеется подготовленная теоретическая и практическая база для ее разработки в виде теории систем, теории выбора и принятия решения, теории сложности и методов инженерии знаний, теории САПР; средств компьютерной графики, CASE и CALS технологий. При этом быстро развивающиеся системы с искусственным интеллектом (в т.ч. экспертные системы ЭС) позволяют ставить и решать задачи, связанные с автоматизацией сложно формализуемых этапов ИСАПР. Однако, несмотря на то, что ЭС начали использоваться в САПР, начиная с 1976г. (например, TEIRESIAS - САПР ЭС, SACON- САПР машиностроение, OPS5 — САПР вычислительных комплексов и более поздние: EFM (1995), AGETS MBR (1995), TED (1997), ROMEX (1990), ИНУС (1995), ABRex (1997), REVMACOM (1996), DESY-3 (2000) и др.), узким звеном, сдерживающим успешное применение ЭС, продолжают оставаться процессы автоматического сиитеза моделей представления и получения знаний на основе наблюдения и анализа всего множества данных в ИСАПР [10,11].

Проблемам проектирования программных комплексов САПР посвящены многие работы отечественных и зарубежных ученых: В.Н. Агафонова, О.В. Алексеева, Б.В. Анисимова, Е.И. Артамонова, Н.И. Борисова, Б. Боэма, Г. Буча, М.М. Вельбицкого, Ю.Х. Вермишева, Н. Вирта, Вл.В. Воеводина, В.Н. Гридина, В;А. Горбатова, А.Н. Данчул, И.И. Дзегеленка, А.П. Ершова, Д.А. Калахана, JI.A. Калиниченко, В:А. Кравченко, Ф.Ф. Куо, В.В. Липаева, А.Г. Мамиконова, Дж. Мартина, И.П. Норенкова, А.И. Петренко, Б.А. Позина, М.А. Редкозубова, Г.Г. Рябова, Л.П. Рябова, АС. Саркисяна, В.П. Сигорского, М.И. Смирнова, В.В: Солодовникова, И.В. Солодовникова, М.А. Терещенко, Н.И. Федунец и др. [12].

По меткому выражению авторов ПМС ". процесс проектирования при множественных целях и ограничениях является творчески слишком интересным для того, чтобы его следовало целиком перепоручать ЦВМ" (см. [13], с. 16). Соответственно, этап поискового проектирования (ППр), на котором необходимо гибкое сочетание эвристических способностей ЛПР и больших вычислительных возможностей ЦВМ, в сравнении с такими традиционными этапами проектирования ПСПУ как внешнее и внутреннее проектирование (ВнП и ВПр) является наименее разработанным направлением научной и практической деятельности всех известных на настоящее время САПР. Это состояние современных интегрированных САПР обусловлено тем, что в состав ППр входят такие разделы проектирования, которые сложно поддаются формализации и регулированию какими-либо нормативами. В то же время ППр частично используется во ВнП и в большей мере в ВПр любой ИСАПР и включает в себя элементы производственного и частного предпринимательства, изобретательства и т.п., определяющие или предопределяющие жизненный цикл любой спроектированной современной системы программного управления. Существующий спектр методических средств ППр современных ИСАПР, который находит в настоящее время практическое применение, простирается от известных сетевых информационно-поисковых систем (ИПС) до уровня всевозможных эвристических процедур, которые аккумулируются в узкой предметной области (ПрО), в основном, в виде опыта ЛПР (как правило, главного конструктора, главных или ведущих специалистов и др.), персональных баз данных (БД) и баз знаний (БЗ). Причем данное состояние ППр в ИСАПР обусловлено рядом объективных обстоятельств. Самое главное из которых, это то, что на этих стадиях проектирования получают или формируются основные идеи и разноликие их интерпретации, которые в дальнейшем могут быть использованы (или эксплуатируются) неопределенным кругом лиц, нанося непоправимый ущерб разработчику или авторам той или иной спроектированной системы программного управления. Таким образом, информационные технологии ППр затрагивают все основные этапы современных ИСАПР, а именно, сложно формализуемые технологические и инновационные аспекты собственности, как например, взаимодействие субъектов (постановщиков задач проектирования, программистов, работодателей, авторов, правопреемников и т.п. ЛПР) и объектов (алгоритмов, полезных моделей, изобретений: способы и устройства, промышленных образцов и т.п.) интеллектуальной собственности (ОИС или промышленной собственности ОПС). При проектировании ПСПУ к вышеперечисленным особенностям современных, как правило, интегрированных САПР добавляются всевозможные этапы сопровождения и модернизации однажды спроектированной ПСПУ. Причем объем работ, связанный с модернизацией, настройкой или адаптацией спроектированной ПСПУ требует от разработчика не меньше, а зачастую, больше усилий, не только временных, материальных или физических, но и интеллектуальных. Поскольку в каждой прикладной задаче использования ПСПУ возникает множество таких "нюансов", которые при проектировании учесть ЛПР не предоставляется возможным. При этом, по сути, любой процесс адаптации ПСПУ представляет собой не только самостоятельный этап дополнительного или "доводочного" проектирования, но и самостоятельную технологическую процедуру коррекции и настройки, а зачастую, и переработки не только отдельных интерфейсных программ и подпрограмм, но и изменения самой идеологии обработки и представления данных в конкретной ПрО, адаптированной на потребности того или иного заказчика.

Процессы автоматизированного проектирования или синтеза (генерации) подобных систем программного управления (или объектов интеллектуальной собственности - ОИС) субъектами авторского права (в общем случае, ЛПР) основаны, как в материальном, так и в интеллектуальном аспектах, на неизбежном их воспроизводстве, как правило, на новой технологической базе, но всегда путем (или за счет) отождествления каждой новой информационной технологии (ИТ) с предшествующей (аналогом, прототипом и т.п.) и осуществляются в условиях неопределенности информации о состоянии проектируемого (или эксплуатируемого) объекта и ЛПР при различного рода ресурсных ограничениях и влияния случайных дестабилизирующих воздействий.

В современных условиях становления рыночных отношений, жесткой конкуренции производителей и исключительности права, принадлежащего патентообладателю на подобные объекты промышленной собственности (ОПС), особого внимания заслуживает проблема автоматизации основных процедур проверки соответствия проектируемой ПСПУ условиям (критериям) патентоспособности и соответствующих процедур патентования ПСПУ ФТП.

В настоящее время наблюдается не только недостаток работ, посвященных решению вышеперечисленных проблем, но и отсутствие единого методологического подхода и теоретических основ проектирования и экспертизы состояния данного класса динамических и организационных процессов для синтеза эффективных интегрированных. САПР.

В соответствии с вышеизложенным актуальность диссертационной работы обусловлена:.

- постоянным ростом числа прикладных задач, решаемых с помощью ПСПУ, функциональные возможности которых постоянно опережают технологический уровень их проектирования (в особенности, технологические и организационные уровни их исследования и эксплуатации);

- необходимостью сокращения сроков проектирования и экспертизы состояния (исследования, разработки, патентования, эксплуатации) технически оптимальных ПСПУ ФТП в условиях ограниченности материальных, людских и других ресурсов;

- недостаточной изученностью проблемы алгоритмизации процессов проектирования и экспертизы состояния (ПЭС) нелинейных систем управления с целенаправленными элементами в контуре управления на основе применения принципа сложности,

- несоответствием высокотехнологических процессов, происходящих в ПСПУ ФТП и методов управления соответствующими процессами их проектирования, исследования, разработки, патентования и эксплуатации,

- недостаточной изученностью проблемы создания интеллектуальных САПР (CAD/CAM/ CAE) для систем программного управления на основе применения современных телекоммуникационных систем и открытых сетевых Internet/Intranet -технологий.

Таким образом, сформулирован широкий перечень неисследованных проблем, объединенный единой целью повышения эффективности методов проектирования и экспертизы состояния сложных систем программного управления на основе создания нового поколения ИСАПР, обладающих интеллектуальными свойствами для внедрения в различных отраслях промышленности.

Исследования и разработки по теме диссертации в 80-х годах проводились в рамках Основных направлений научных исследований в области САПР, АС-НИ; АСУТП и технической кибернетики на 1981-1985 гг. и планов важнейших работ министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления (1986-1990 гг.), а в 90-х годах — Координационного плана комплексной программы РАН в области фундаментальных исследований проблем машиностроения, механики и процессов управления.

Кроме того, актуальность исследований по теме диссертации подтверждается тематикой "Приоритетных направлений развития науки и техники" и перечнем "Критических технологай федерального уровня" на 1996-2000 годы, подготовленных ГКНТ России и утвержденных Председателем Правительственной комиссии по НТК России (№ 2727п-П8 и № 2728п-П8 от 21.02.96г.).

Цель диссертационной работы - создание методов и инструментальных средств для автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ, позволяющих упростить процедуры поиска решений ограниченной сложности на основных стадиях жизненного цикла ПСПУ ФТП.

Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие основные задачи:

1. Исследование и анализ информационных технологий (ИТ) автоматизации проектирования и экспертизы состояния ПСПУ ФТП.

2. Разработка методов и моделей исследования эволюции ИТ средств промышленной автоматизации и САПР ПСПУ ФТП.

3. Разработка адаптивного программно-алгоритмического обеспечения для автоматизации мониторинга основных процессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ ФТП.

4. Разработка инструментальных средств геометрического моделирования и обработки (сжатия, отображения, хранения и защиты) многомерных параметрических зависимостей в интегрированных САПР.

5; Реализация результатов теоретических исследований в виде проблемно-ориентированных инструментов интеллектуальной поддержки основных информационных процессов проектирования и экспертизы состояния ПСПУ.

При этом решение крупной научно-технической проблемы — создание единой методологической основы для формирования государственной автоматизированной системы сопровождения в сети ПСПУ (ОИС, ОПС), обеспечивается за счет теоретического обобщения и исследования проблем и прикладных задач поддержки ЛПР на основных этапах проектирования и экспертизы состояния (исследования, разработки, патентования и эксплуатации) технически оптимальных ПСПУ различными ФТП.

Методы исследования основаны на использовании аппарата математического моделирования, теории нечетких множеств, теории сложности, теории и методов инженерии знаний, методов теории САПР, пространства состояния и вычислительной математики с использованием методологии структурного, объектно-ориентированного и крупноблочного параллельного программирования. При разработке инструментальных средств автоматизации процессов визуализации и обработки многомерных параметрических зависимостей используется аппарат функционального анализа, методы интерполирования, теории номографии и методы геометрического моделирования.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие основные результаты, которые выносятся на защиту.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке проблемно-адаптивной концепции проектирования и экспертизы состояния ТО ПСПУ, на основе применения и развития методологии и научных основ принципа сложности в теории построения интегрированных САПР.

Предлагаемая концепция включает:

- новые научно-технические положения, математические модели и методы, образующие в совокупности теоретические основы проблемно-адаптивного подхода к автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния нелинейных нестационарных систем программного управления в условиях неопределенности информации и ограниченности ресурсов разного вида;

- новые инвариантные в рассматриваемом классе инструментальные средства для автоматизации процессов геометрического моделирования и обработки (сжатия, отображения, накопления и защиты) многомерных параметрических зависимостей, обеспечивающие биективное (взаимно-однозначное) сечение и визуализацию исследуемого многомерного пространства параметров на плоскости в адекватной для зрительного восприятия в ИСАПР ПСПУ;

- объектно-ориентированную технологию проектирования ПСПУ, обеспечивающую оптимизацию основных процессов экспертизы состояния нестационарных существенно нелинейных систем программного управления на основе эффективного применения принципа минимальной (ограниченной) сложности.

В рамках разработанного подхода получены и представлены к защите следующие основные научные результаты:

1. Методы проектирования и экспертизы состояния ТО ПСПУ на основе использования единого методологического и математического аппарата дифференциально-разностных систем уравнений запаздывающего типа с нестационарными существенно нелинейными функциями.

2. Формализация процесса квантификации (сведения качественных экспертных характеристик к количественным) средств промышленной автоматизации на основе синтеза нечетких существенно нелинейных функций пространства параметров проектирования и экспертизы ПСПУ в интегрированных САПР."

3. Методы генерации (автоматизированного проектирования) вычислительных процедур исследования нелинейных нестационарных ПСПУ во временной области на основе учета многорежимности и разнотемповости динамических процессов программного позиционирования объектов различной физической природы.

4. Метод автоматического контроля корректности нечетких дискретных моделей существенно нелинейных нестационарных систем программного управления и регулирования в ИСАПР.

5. Теория и методы геометрического моделирования и обработки многомерной числовой информации в ИСАПР, позволяющие взаимно-однозначно отображать на плоскости многомерные числовые зависимости в виде чебышев-ских номограмм из выравненных точек, представить в памяти ЦВМ многомерную числовую информацию в виде упорядоченных иерархических списков и учитывать эвристические способности проектировщика, возлагая на ЛПР простые функции, связанные с распознаванием и анализом на плоскости бинарных полей графо-аналитических вычислительных таблиц.

6. Конструктивные и схемотехнические решения новой системы подвижно-взаимосвязанной системы координат в виде чертежно-графических приборов и сетевых средств для многоуровневого измерения, обработки, регистрации и геометрического моделирования различных информационных процессов, обеспечивающие визуализацию параметров многомерных взаимосвязанных процессов САПР ПСПУ в реальном масштабе времени.

7. Структура имитационной модели для идентификации динамических процессов, происходящих в ПСПУ на основных этапах их жизненного цикла.

8. Методика автоматизированного проектирования и синтеза интерактивных алгоритмов обучения экспертов ПСПУ в ИСАПР на основе эффективного использования современных открытых сетевых технологий.

9. Методы и модели оптимизации основных этапов новой информационной технологии проектирования и экспертизы состояния ПСПУ, обеспечивающие автоматизацию процедур параметрической квантификации и синтеза проблемно-ориентированных информационно-поисковых объектов в ИСАПР ПСПУ, применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Методология автоматизированного проектирования технически оптимальных ПСПУ;

2. Технология геометрического моделирования и визуализации многомерных зависимостей в ИСАПР ПСПУ ФТП;

3. Алгоритмическое и программно-аппаратное обеспечение организации процессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов, полученных в диссертационной работе, подтверждается:

- приведенными в работе теоретическими и экспериментальными сведениями, с использованием методов и средств вычислительной техники, а также разработанного аналитического и программно-аппаратного обеспечения, апробированных на цифровых, полунатурных и натурных объектах;

- 30-летней практикой проектирования, исследования, эксплуатации и государственной патентной экспертизы систем программного управления различного назначения, внедрением основных результатов работы в промышленность, которые позволили получить экономический эффект.

Рис. В.1. Методологическая схема исследований

Практическая значимость работы состоит в создании комплекса инструментальных средств в виде методов, алгоритмов, моделей и инженерных методик, предназначенных для автоматизации основных этапов проектирования и экспертизы состояния ПСПУ на основе эффективного применения ПМС, а также для синтеза персонифицированного интерфейса ЛПР-ЭВМ, позволяющего в широком классе приложений рационально использовать возможности проектировщика (ЛПР) и ЭВМ в ИСАПР. Практическая ценность работы определяется внедрением результатов исследований на промышленных объектах и в учебных процессах. Развитые в диссертации подходы, методы и полученные результаты создают теоретическую и методологическую основу для автоматизации основных процессов проектирования (ИСАПР) и экспертизы состояния ПСПУ в условиях неопределенности технологической подготовки производства (АСТПП) с учетом влияния средств взаимодействия проектировщик - система (субъектов и объектов среды проектирования), квалификацию ЛПР, ограниченности материальных и других ресурсов.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы вошли в состав автоматизированных систем проектирования, управления и контроля различными технологическими и информационными процессами в 5 научно-исследовательских, 14 промышленных и 4 учебных организациях, защищены 16-ю авторскими свидетельствами на изобретения и патентом, реализованы в виде алгоритмического и программного обеспечения технических систем и аппаратных средств для биективного отображения, сжатия, регистрации и геометрического моделирования многомерной числовой информации, способов управления системами и устройствами различного назначения и внедрены при проведении научно-исследовательских и про-ектно-конструкторских работ, выполненных по хоздоговорной и госбюджетной тематикам в различных организациях.

Фактический экономический эффект от внедрения разработанных инструментальных средств только за период 1998 — 2000 гт. составил 2 340 ООО ("два миллиона триста сорок тысяч) рублей:

1. Программный комплекс реляционной системы управления базами данных "Эксперт ОПС", инструментальные средства для обработки и визуализации (сжатия, отображения, накопления и защиты) многомерных измерительных данных внедрены при выполнении госбюджетной НИР "Символ Г5-034/92-410" в Центральном научно-исследовательском институте "ЦИКЛОН" (г. Москва).

Фактический экономический эффект составил 900 (девятьсот) тысяч рублей. (Акт о внедрении от 30.05.2000 г.);

2. "Способ многоуровневого измерения, обработки и регистрации физических величин" внедрен в ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского в НИР по теме "Метрологический анализ автоматизированных систем для испытания авиационных конструкций на статическую прочность и выносливость" (Акт о внедрении от 07.03.2000 г.);

3. Комплекс автоматизированного синтеза вычислительных процедур для исследования распределенных нелинейных динамических процессов, методики экспертизы состояния позиционных систем программного управления подвижными объектами внедрены в войсковой части 08317 (ЦУП, г. Голицыно, Моск.обл. Акт о внедрении от 19.09.2000 г.);

4. Разработанные "Методы и средства многоканальной обработки (измерения, регистрации и сжатия) данных" внедрены в Федеральном государственном унитарном предприятии "НПО ТЕХНОМАШ" Российского космического агентства в распределенных системах программного управления и регулирования агрегатами многодвигательных установок. Фактический экономический эффект составил 800 (восемьсот) тысяч рублей. (Справки и акты о внедрении №№ 20-1/ГУ - 20-5/ГУ от 12.05.99г.);

5. Результаты НИР на тему: "Автоматизация исследования, разработки и патентования позиционных систем программного управления", внедрены в ССО "ВОДОАВТОМАТИКА" (г. Москва) и его филиалах: АООТ СУ "ВОДОАВТОМАТИКА" (г. Павловский Посад); АО Волгоспецмонтаж (г. Саратов) и ООО "Телемеханика" (г. Ставрополь). При этом использованы разработанные методики, математические модели, алгоритмы и программно-аппаратные средства при проектировании технических систем регулирования, измерения и контроля водо-и теплопроводных систем, в рамках выполнения ССО "ВОДОАВТОМАТИКА" Комплексной целевой программы "Энергосберегающие технологии межотраслевого применения" (№ 2728п-П8 ГКНТ РФ от 21 июля 1996г.); - результаты выполненных исследований положены в основу реализации "Координационного плана развития и внедрения комплексных систем регулирования и телеконтроля ССО "ВОДОАВТОМАТИКА" на 1996-2000 гг. Фактический экономический эффект составил 640 (шестьсот сорок) тысяч рублей.(Справки и акты о внедрении № 161-165/НИР от 16.03.98г.);

6. Материалы диссертационной работы использованы при чтении лекций и выполнении курсовых работ по курсу "Теория управления" в Московском техническом университете связи и информатики (1999 - 2000 уч.год) и используются в процессе чтения лекций и проведения практических занятий по курсу "Электротехнические устройства" на кафедре "Радиоприборы" Московского института радиотехники, электроники и автоматики (Акт о внедрении от 18.06.1999 г.), Московском государственном институте электроники и математики по курсу "Компьютерное право" [14]; компанией "SOFTLINE" в программе курса "Методы и модели экспертизы объектов интеллектуальной собственности в сети Internet на базе инструментальных средств MatLab" [15].

Результаты исследований также использованы при выполнении НИР и НИОКР, выполненных по хоздоговорной и госбюджетной тематикам в различных организациях в период с 1976 - 1997 гг., в т.ч.:

1. "Оптимальный синтез и разработка бортовой программной системы управления". Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ (Особое конструкторское бюро Института космических исследований) АН СССР, № Гос.регистр. 76091701, инв. номер Б 752848, ФПИ, Фрунзе, 1978. - 209с. (Справка о спецвнедрении от 10.12.1979г.);

2. "Разработка алгоритмов численных методов решения систем дифференциальных уравнений" (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 79020038, инв. номер Б 920513; ФПИ; Фрунзе, 1980. - 105с.;

2.1. "Разработка и исследование подпрограмм моделирования существенно нелинейных звеньев САУ" (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр.79020038, инв. номер Б 920515, ФПИ; Фрунзе, 1980. - 63с.;

2.2. "Исследование сканирующей системы на ЦВМ" (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 79020038, инв. номер Б 937972, ФПИ; Фрунзе, 1980. - 51с. Фактический экономический эффект составил 13 800 (тринадцать тысяч восемьсот) рублей. (Справка о внедрении от 16.12.80г.);

2.3. "Разработка макета дискретной системы с нелинейной импульсной модуляцией" (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 79020038, инв. номер Б 937971, ФПИ, Фрунзе, 1980. - 79с.;

2.4. "Разработка алгоритмов и пакета прикладных программ для исследования класса дискретных систем управления" (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 79020038, инв. номер Б 937970, ФПИ, Фрунзе, 1980; 161с. (Справка о внедрении от 31.08.79г.);

3. "Синтез сложных динамических систем управления" (Госбюджетная НИР Гос.регистр. 01825000128). Фрунзе: ФПИ. 1981. - 230с.;

4. "Исследование методик проектирования и разработка аппаратного и программного обеспечения специализированных устройств" (Отчет НИР по договору с Фрунзенским заводом электронных вычислительных машин им.50-летия СССР);

4.1. Часть I. Исследование методик проектирования микропроцессорных систем управления с применением встроенных микропроцессоров и микро-ЭВМ и разработка аппаратных и программных средств. - 300с.

4.2. Часть 2. Разработка программного обеспечения для специализированных вычислительных комплексов. - 294с. № Гос.регистр. 01829008899, ФПИ, Фрунзе, 1984.

Справка о внедрении, ожидаемый экономический эффект 70 тыс.рубл.;

5. "Разработка адаптивного комплекса прикладных программ для дешифрирования (распознавания) двумерных полутоновых изображений" (Отчет НИР по договору ФПИ с ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 01840061229, ФПИ, Фрунзе, 1984. - 251с. Фактический экономический эффект составил 40 тысяч.рубл. (Справка о внедрении от 25.10.84);

6. "Исследование и разработка системы автоматизированного учета и прогноза отказов литьевых автоматов МЗПП им. Сакко и Ванцетти" (НИР № 7741 656620, приказ МНПО"Оргтехника" Министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления СССР от 21.04.86г. №35, Справка о внедрении, ожидаемый экономический эффект 181 тыс.рубл.);

7. "Разработка программного обеспечения для отображения многомерных параметрических зависимостей в АСУ ТП сахарного производства" (НИР по договору № 640 от 20.09.90г. между Центром социальной экспертизы Инновационного объединения АН СССР и Карабалтинским сахарным комбинатом), Москва, 1990. 123с. (Справка о внедрении, ожидаемый экономический эффект 70 тыс.рубл.);

8. "Разработка и отладка интерпретатора схем диалога". (Договор № 38/90 на передачу научно-технической продукции от 16.05.90г. между НПО "Вычислительная математика и информатика" МГУ им. М.В. Ломоносова и ИВЦ Министерства финансов Кирг.ССР), Москва, 1990. (Акт сдачи - приемки научно-технической продукции по договору № 38/90 от 16.05.90г.);

9. "Исследование и разработка двухсвязанной САР". (Договор № 32/90 на передачу научно-технической продукции от 02.07.90г. между НПО "Вычислительная математика и информатика" МГУ им. М.В. Ломоносова и Институтом проблем регистрации информации АН УССР), Москва, 1990. - 170с. (Акт сдачи - приемки научно-технической продукции по договору № 32/90 от 02.07.90г.);

10. "Разработка программных средств для лазерных регистрирующих устройств". (Договор № 51/90 на передачу научно-технической продукции от 30.07.90г. между НПО "Вычислительная математика и информатика" МГУ им. М.В. Ломоносова и Фрунзенским политехническим институтом), Москва, 1990. (Акт сдачи - приемки научно-технической продукции по договору № 51/90 от 30.07.90г.);

1 Г. "Разработка программного обеспечения для повышения эффективности управления гидравлическими и тепловыми режимами ФРУНЗЕТЕПЛОСЕТИ" (НИР по договору № 6501/543 от 24.01.91г. между Центром социальной экспертизы Инновационного объединения АН СССР и Фрунзенские тепловые сети "Фрунзетеплосеть"), Москва, 1991. 115с. (Справка о внедрении, ожидаемый экономический эффект 80 тыс.рубл.);

12. "Методы численного моделирования устройств ввода/вывода на приборах с зарядовой связью (УВВПЗС)" (НИР по договору № 609 от 18.02.91г. между Центром социальной экспертизы Инновационного объединения АН СССР и Винницким предприятием "Центр"), Москва, 1991. (Акт сдачи-приемки научно-прикладной работы от 15.03.91г. по договору №609);

13. "Разработка интерпретатора диалога с ДВК". (Договор на выполнение НИР № 501/414 от 31.08.90г. между Центром социальной экспертизы Инновационного объединения АН СССР и НИИ Точной Технологии), Москва, 1990. (Акт сдачи - приемки выполненных работ от 30.06.91г. по договору № 501/414);:

14. "Разработка технического решения специализированного электромеханического уровнемера". (Договор на выполнение научно-прикладной работы № 0-91/1/К-178 от 01.10.91г. между Внедренческим обществом с ограниченной ответственностью "ФИРМА" и Международным объединением "Интерводоавто-матика"), Москва, 1991. (Акт сдачи - приемки научно-прикладной работы от 25.12.91г. по договору № 0-91/1/К-178);

15; "Отладка программного обеспечения по замене релейной части электропривода бумагоделательной машины БП-82". (Договор на выполнение НИР № 3288/203 от 24.07.91г. между Центром социальной экспертизы Инновационного объединения АН СССР и НПО "ЭЛЕКТРОПРИВОД"), Москва, 1991. (Акт сдачи - приемки выполненных работ от 21.11.91г. по договору № 3288/203);

16. "Анализ и исследование технического решения систем питания программно-регулируемых цифровых устройств". (Договор № 50/90 на передачу научно-технической продукции от 02.07.90г. между НПО "Вычислительная математика и информатика" МГУ им. М.В. Ломоносова и НПО "ЭЛЕКТРОПРИВОД"), Москва, 1990. (Акт сдачи - приемки научно-технической продукции по договору № 50/90 от 02.07.90г.);

Проблемно-ориентированный комплекс программно-аппаратных и технических средств экспонировался на Республиканских и Всесоюзных выставках НТТМ, использован при выполнении НИР, разработанные методики — в учебных процессах (1980-2001), в частности: в программе ежегодной школы-семинара "Интернет в экономике и образовании", руководимого Ю.Н.Кофановым, д.т.н., проф. Московского государственного института электроники и математики (МГИЭМ) и В:А.Кайминым, вице-президента World Distrib-uted University (WDU), проф., д.т.н. (информация о данном семинаре размещена по адресу http://vvshp.boom.ru/matr/pln.htm); в программе курса "Методы и модели экспертизы объектов интеллектуальной собственности в сети Internet на базе инструментальных средств MatLab", основная часть данного курса доступна по адресу http://www.matlab.ru/lection/ mil.asp, который проводится при непосредственной поддержке компании "SOFTLINE".

Справки и акты о внедрении приведены в приложении.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MatLab" (Москва, ИПУ РАН им. В.А.Трапезникова, 28-29 мая 2002);

4-th International Conference and exhibition on "Digital Signal Processing and Its Applications" (February 27 - March 1,2002, Moscow, Institute of Control Sciences); научной сессии МИФИ-2002 на секциях «Измерительные системы» (24.01.2002) и «Информационные технологии» ( 25.01.2002);

International Conference "Parallel Computations and Control Problems (PACO'2001)" (October 2-4,2001, Moscow, Institute of Control Sciences);

VIII и IX международных конференциях "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (Москва, ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова, 2000, 2001);

1-й Московской конференции "Декомпозиционные методы в математическом моделировании" (Москва, ВЦ РАН, 2001); научно-практической конференции "О проблемах и направлениях охраны программного обеспечения ЭВМ" (15 февраля, 2001, Москва, РОСПАТЕНТ); научно-практической конференции "Проблемные вопросы теории и практики охраны промышленной собственности и некоторых объектов авторского права в Российской Федерации" (10-11 октября, 2001, Москва, РОСПАТЕНТ);

Второй международной научно-практической конференции "Математическое моделирование в науке, образовании и промышленности 2001" (Тирасполь, 2001);

Международной научно-технической конференции "Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта" (Вологда, ВоГТУ, 2001);

Третьей международной школе "БИКАМП'ОГ (С-Пб., ЛИАП, 2001);

10-th International Conference on Computer Graphics and Vision GraphiCon'2000 (August 28 - September 2,2000, Moscow, Keldysh Institute of Applied Mathematics);

Международных конференциях "Научный сервис в сети Интернет" (Москва - Новороссийск, НИВЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, сентябрь 1999,2000);

International Scientific Conference "System Identification and Control Problems (SICPRO '2000)" (2000, Moscow, Institute of Control Sciences);

International Scientific and Technical Conference "System Problems of Quality, Mathematical, Modeling and Information Technologies" (Sochi, 1999, 2000);

IY-m Международном симпозиуме "Интеллектуальные системы" (INTELS'2000). (Москва, 28 июня - 1 июля, 2000; МГТУ им. Н.Э. Баумана);

Международной научно-технической конференции "Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий", посвященной 80-летию академика А.А. Самарского, основателя и директора Института математического моделирования РАН (Москва - Сочи, МГИЭМ, 5 — 24 сентября 1998);

Международных форумах информатизации (МФИ-1993, 1998, 1999, 2001) международном конгрессе "Информационные технологии" (Москва, ноябрь 1993), международных конгрессах "Коммуникационные технологии и сети" (CTN-98,99) (Москва, ноябрь, 1998, 1999, 2001);

Международных конференциях "Математические методы распознавания образов (МММРО-9, 10)" (Москва, ВЦРАН, 1999, 2001);

Международной конференции "Электрография 91" (Москва, МРП СССР, 25 октября 1991);

IY-м Рабочем совещании "Моделирование и методы анализа биоэлектрической активности головного мозга" Института биологической физики АН СССР (Пущино, 25 апреля 1991);

IY-й и Y-й Всесоюзных конференциях "Тепловизионная медицинская аппаратура и ее применение " и на XXXIX и XL конференциях Московского института радиотехники, электроники и автоматики (Москва, МИРЭА, 1990, 1991);

IY всесоюзной научно-технической конференции "Проблемные вопросы совершенствования системы выявления и защиты советских изобретений в процессе государственной научно-технической экспертизы". (Москва, ВДНХ СССР, 30 октября 1991); Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и средства проектирования динамических систем с учетом требований корректности и грубости" (Москва - Одесса, МВТУ им. Н.Э. Баумана, 3-5 сентября, 1986);

Всесоюзной научно-технической конференции "Образный анализ многомерных данных" (Москва - Владимир, ИПУ АН СССР, 1984); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерного состава Московского технического университета связи и информатики на секции "Защита информации в технологиях предприятий связи", январь 1999,2000,2001, 2002;

V-й конференции молодых ученых и специалистов Института технической кибернетики АН БССР "Теория и методы автоматизации проектирования сложных систем и автоматизации исследований" (Минск: ИТК АН БССР, 1983);

Втором и Третьем Всесоюзных совещаниях по автоматизации проектирования систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами (Челябинск, 1978; Иваново, 1981);

Девятом Всесоюзном научно-техническом совещании "Создание и внедрение автоматизированных и автоматических систем управления непрерывными и дискретно-непрерывными технологическими процессами" (Ивано-Франковск, 1980); на семинарах:

Биомеханика", проводимого под рук. д.ф.-м.н., проф. В.В.Смолянинова в Институте машиноведения РАН им. А.А.Благонравова (19 октября 2001 г.);

Системы и процессы управления", проводимого под рук. академика РАН А.А.Красовского и проф., д.т.н. В.Н.Букова в Военном авиационном техническом университете им. Н.Е. Жуковского (8 ноября 2001 г.);

VII и VI Международных семинарах "Устойчивость и колебания нелинейных систем управления" (Москва, ИПУ РАН им. В.А.Трапезникова, 2000, 2002); общемосковском семинаре "Экспертные оценки и анализ данных" (Москва, ИПУ РАН им. В.А.Трапезникова, 23 февраля 2000);

Всесоюзном семинаре "Теория и практика изобретательства, рационализации и патентно-лицензионной работы" при Московском Доме научно-технической пропаганды (МДНТП) им. Ф.Э.Дзержинского (Москва, 1990); научно-практическом семинаре "Новые информационные технологии" Московского государственного института электроники и математики (на секции "ЭВМ и сети" 19 января 1999 и на секции "Проектирование приложений",

20 января 1999); семинаре "Типизация и автоматизация в проектировании АСУ ТП" при Московском Доме научно-технической пропаганды (МДНТП) им. Ф.Э. Дзержинского (Москва, 1982) и других; научных семинарах профессорско-преподавательского и научного состава: факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М.В Ломоносова (1986. 1989), МИРЭА (1990.1991), энергетического факультета и кафедры автоматики и телемеханики ФПИ (1976.1984); научно-технических советах: ОКБ ИКИ АН СССР (1976. 1986), Гос.ИФТП РАН (1994. 1999), МНПО "Оргтехника" Минприбора СССР (1985. 1987), ЦНИИ "Циклон" (1991. 2000), МВТУ им. Н.Э. Баумана на кафедре ИУ-1 (1986. 1988,2000), МАИ на кафедре 403 (1988), п.я. Р-6155 на НТС ТО 133 (1988), ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского (1989,2000), в.ч. 25871 (1991), в.ч. 08317 (2000), НИЦ-250 ФГУП "НПО ТЕХНОМАШ" Российского космического агентства (1996. 1999), НПО "Электропривод" (1990), на секциях НТС ВНИИГ-ПЭ (1987. 1996), ФИПС Роспатента РФ (1997. 2002), на семинарах кафедры "Информационные технологии в автоматизированных системах" МГИЭМ (1999 . 2002) и кафедры "Информатизация структур государственной службы" Российской Академии государственной службы при Президенте РФ (2003) и других.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 84 научных работ, из них 2 монографии и 4 отдельных изданий, 62 статьи и материалов докладов, 16 авторских свидетельств на изобретения и патент РФ,1 в том числе 2 монографии, 2 брошюры, 37 статей и 8 изобретений общим объемом 52 п.л. выполнены без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 250 страницах. Работа содержит 90 рисунков и 4 таблицы.

5.7.Выводы

Электронные публикации начинают стремительно вытеснять традиционно используемые в ИСАПР нормативные правовые документы (НПД) на бумажных носителях. Отсутствие законодательно закрепленного понятийного аппарата приводит: - к неоднозначному толкованию НПД; - к рассогласованию действующих НПД и к необходимости постоянно совершенствовать соответствующее множество НПД (вносить изменения и дополнения).

В этой связи в распределенных ИСАПР ПСПУ необходимо осуществлять исследование и разработку НПД на основе системного анализа эволюционных процессов развития правовых механизмов защиты объектов промышленной собственности в ГВС.

Разработанные в настоящей главе инструментальные средства ИСАПР ПСПУ позволяют: автоматизировать непосредственно сам процесс формализации способов поиска решения в ИСАПР и соответствующие траектории поиска решения. Проверять в автоматизированном режиме последовательность действий конкретного ЛПР в контуре проектируемой ПСПУ на предмет ее оригинальности (патентоспособности); выполнять в автоматизированном режиме проверку правового статуса того или иного НПД в процессе его разработки и в процессе его применения непосредственно в динамике функционирования ИСАПР ПСПУ; осуществлять оптимизацию процессов управления взаимоотношениями ЛПР-ОИС(ОПС) в ИСАПР ПСПУ; осуществлять проектирование стратегий экспертизы состояния ПСПУ (ОИС) в ГВС.

Кроме того, предоставляется возможность управлять процессом поиска решения в ИСАПР ПСПУ, поскольку обеспечивается прямой доступ к дереву поиска вывода.

В этой связи в сравнении с программной реализацией процедур сопровождения ПСПУ, например, на основе такого языка программирования экспертных систем как Пролог, эту функцию обеспечить невозможно. Поясняется это тем, что у основного большинства языков программирования экспертных систем или систем искусственного интеллекта (не говоря уже о таких широко распространенных языках программирования Си++, Perl, Java и др.) жестко фиксированы структура логического исчисления и методы поиска выводов.

Функциональные возможности механизма интенсификации информационных процессов в ИСАПР на основе применения разработанного аппарата инструментальных средств графо-аналитической обработки данных различной физической природы приведены на рис. 5.31.

Предлагаемые аппаратные и программные реализации ИСАПР ПСПУ позволяют упростить задачи, связанные с параллельной обработкой многомерных и разнородных данных в действующих САПР и обеспечить их правовое сопровождение в сети Internet. Г

Оперативная информация Л

Структурная информация А

Биологическая^ и социальная активность человека

Рис. 5.31. Структура интенсификации информационных процессов в ИСАПР ПСПУ На рис. 5.31. приняты следующие обозначения: 1 - блок регулирования скорости доступа, пропускной способности каналов и количества передаваемой информации в единицу времени в ИСАПР 11СПУ; 2 - блок контроля объема и информативности данных для конкретного ЛПР; 3 - блок контроля скорости обработки данных; 4 - блок контроля и регулирования интенсивности использования обратной связи; 5 — блок расширения научных исследований на основе использования графо-аналитических объектов; 6 —блок визуализации многомерных данных на плоскости в виде графо-аналитических бинарных вычислительных полей; 7 - блок синтеза и разработка новой персонифицированной ор-гэлектронной техники обработки многомерных данных на основе применения проблемно-ориентированных графо-аналитических парадигм; 1 - положительная обратная связь; 2 — воздействие предметов быта, произведений искусства, культуры, науки и т.п.: 3 - воздействие орудий труда, производительных сил и т.п.

Разработанные объектно-ориентированные инструментальные средства могут быть внедрены в действующих АСУ (АСУ ТП, АСУП, АСНИ и др.) без изменения существующих, как правило, разветвленных и неоднородных сетевых топологий, обеспечивая проверку их функционирования в интерактивных режимах ИСАПР ПСПУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе теоретических обобщений работ автора по проблеме синтеза методов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных позиционных систем программного управления осуществлено решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение.

В диссертационной работе получены следующие основные теоретические и практические результаты:

1. Синтезирована новая проблемно-адаптивная концепция автоматизации основных процессов проектирования и экспертизы состояния (исследования, разработки, патентования и эксплуатации) нелинейных нестационарных ПСПУ ФТП на основе развития конструктивных положений принципа минимальной (ограниченной) сложности, использования единого методологического и математического аппарата дифференциально-разностных систем уравнений запаздывающего типа с нестационарными существенно нелинейными функциями.

2. Разработаны математические модели проектирования и экспертизы технически оптимальных ПСПУ ФТП на основе отождествления процессов позиционирования оптических излучений различной физической природы с элементарными операциями, выполняемых ЛПР в процессе взаимодействия с ЦВМ в ограниченном информационном (признаковом, содержательном и т.п.) пространстве диалоговых меню экспертизы состояния ИСАПР сложных систем программного управления и регулирования.

3. На основе развития макромодели Дж.Форрестера, путем доопределения ее интерактивными процедурами формирования нечетких экспертных оценок состоятельных мер зависимостей ОПС, впервые разработана единая инструментальная среда для исследования эволюции информационных технологий ИСАПР ПСПУ. Осуществлена формализация процесса сведения качественных экспертных характеристик средств промышленной автоматизации к количественным на базе синтеза нечетких СНФ пространства параметров основных подсистем автоматизации экспертизы состояния ПСПУ ФТП.

4. Разработан и исследован адаптивный комплекс инструментальных средств генерации (автоматизированного синтеза) вычислительных процедур исследования ПСПУ ФТП. Процесс генерации численных процедур исследования ПСПУ реализован на основе развития основных положений принципа ограниченной сложности путем введения новых определений СНФ и аппарата МШС в пространстве таких противоречивых характеристик вычислительной среды ИСАПР как точность, скорость, объем занимаемой памяти и другие.

5. На основе применения принципа сжимающих отображений разработана подсистема алгоритмических и технических средств обработки (сжатия, отображения и накопления) многомерных данных в ИСАПР ПСПУ ФТП. Показано, что подсистема разработанных средств позволяет: взаимно-однозначно (биективно) отображать на плоскости многомерные числовые зависимости в виде графоаналитических вычислительных таблиц; представить в памяти ЦВМ многомерные данные в виде упорядоченных иерархических списков; учитывать эвристические способности ЛПР на основных стадиях проектирования ПСПУ.

6. Впервые разработаны и исследованы конструктивные и аппаратно-программные решения новой системы подвижно-взаимосвязанной системы координат в виде чертежно-графических приборов и сетевых средств многоуровневого измерения, обработки и регистрации величин различных ФТП. Разработанные способы и система измерения, приборы и устройства позволяют биективно отображать и моделировать на плоскости многомерные числовые зависимости в САПР ПСПУ. Приоритет и мировая новизна разработанных приборов, устройств, способов и системы защищены 16 авторскими свидетельствами и патентом.

7. Впервые для организации эффективного интерактивного взаимодействия ЛПР-ЦВМ в ИСАПР ПСПУ разработан и исследован новый способ формирования упреждающих воздействий на основе использования комбинированной ЧШИМ. Разработаны методика, алгоритм и процедура проектирования ПСПУ ФТП, основанные на последовательном достижении целей с последующим свертыванием критериев. При этом отличительная особенность методики состоит в том, что для сокращения процесса поиска технически оптимальных ПСПУ начальные значения параметров выбираются из условия обеспечения асимптотической устойчивости проектируемой или исследуемой системы. Кроме этого, процедура поиска технически оптимальных ПСПУ представлена таким образом, чтобы учесть эвристические способности и опыт ЛПР на основе использования графо-аналитических растров вычислительных таблиц и соответствующих элементов геометрического моделирования в/на R2 и R2 (2D и ЗО-графики).

8. Рассмотрены задачи самокалибровки многоканальных каналов приемопередающих узлов ИСАПР ПСПУ ФТП, которые устанавливают не только числовые, но и "образные" - графо-аналитические соотношения между контролируемыми переменными. Впервые в процессе синтеза геометрических объектов в САПР предоставляется возможность ЛПР формировать проблемно-адаптивный параметрический растр (или графический интерфейс), согласованный с конкретными ситуациями проектирования и экспертизы состояния сложных систем программного управления и регулирования.

9. Разработаны методы и модели оптимизации основных этапов проектирования и экспертизы состояния ПСПУ на основе применения и развития открытых сетевых технологий, позволяющие: осуществлять автоматизацию процедур параметрической квантификации (сведение качественных экспертных характеристик к количественным) ОПС, повысить эффективность работы ЛПР в существующих поисковых системах и генерировать проблемно-ориентированные информационно-поисковые объекты для распределенных баз данных различного назначения.

10. Разработана общая методология автоматизированного синтеза интерактивных алгоритмов обучения экспертов ОПС в ИСАПР. Разработанные методы позволяют на основе использования минимального набора логических one раций; осуществлять генерацию открытого множества способов разрешения конфликтов в ИСАПР; когда имеющееся количество ресурсов меньше требуемо го, обеспечивая визуализацию параметров многомерных взаимосвязанных процессов САПР ПСПУ в реальном масштабе времени.

11. Прикладные возможности разработанных в диссертации математических моделей, алгоритмов моделирования, аппаратно-программых средств, способов и устройств подтверждаются результатами их использования при автоматизации процессов проектирования и экспертизы состояния (исследования, разработки, патентования и эксплуатации) ПСПУ ФТП (при проектировании бортовых позиционных систем программного управления сканирующими устройствами, специализированных микропроцессорных систем программного управления, в процессе проектирования систем мониторинга состояния АСУП и АСУ ТП гидравлических, тепловых и др. режимов работы систем распределенного диспетчерского управления и регулирования) в условиях неполной информации и ограниченности ресурсов разного вида.

Отдельные из разработанных алгоритмов и программ доведены до аппаратной реализации, каждая из которых обладает мировой новизной и защищена 16 авторскими свидетельствами и патентом.

Фактический экономический эффект от внедрения разработанных инструментальных средств при проектировании и экспертизе состояния ПСПУ различными ФТП только за период 1998 - 2000 гг. составил два миллиона триста сорок тысяч (2 340 ООО) рублей.

Основной результат диссертационной работы состоит в том, что предложен и разработан новый проблемно-адаптивный подход к автоматизации процессов проектирования и экспертизы состояния технически оптимальных ПСПУ распределенными информационными и технологическими процессами, динамика которых может быть описана нелинейными дифференциально-разностными уравнениями запаздывающего типа, позволяющий не только формализовать процедуры направленного поиска решений ограниченной сложности в процессе исследования, разработки и правового сопровождения данного класса систем программного управления САПР в современных телекоммуникационных системах и вычислительных сетях, но и осуществлять визуализацию соответствующих параметрических связей в виде графо-аналитических зависимостей на основе развития конструктивной методологии принципа минимальной (ограниченной) сложности в теории и практике построения-интегрированных САПР.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСУ - автоматизированная система управления

АСУП - автоматизированная система управления предприятием

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом

АРМ - автоматизированное рабочее место

БД - база данных

БЗ - база знаний

БП - бинарное поле

БПП - бинарное параметрическое поле

ВнП - внешнее проектирование

ВПр - внутреннее проектирование

ВОИС - Всемирная организация интеллектуальной собственности

ВЭ - виртуальный сетевой эксперт

ГАБП - графо-аналитическое бинарное поле

ГАП - графоаналитический профиль (или ГА парадигма)

ГАПС - графоаналитическая поисковая система

ГВС - глобальная вычислительная сеть (среда)

ИСПУ - интерактивная система программного управления

ИМС - интегральная микросхема

ИП - информационное поле

ИПС - информационно-поисковая система

ИСГПМ

ИТ

ЛВС

ЛПР

ЛСА

MAC

МД мчи

МШС

НПД

ОИС

ООП

ОПС

ОС оэ плис

•г пмс по

ППр ПрО ПСПУ пц

ПФ ПФП пэс интегрированная система автоматизации проектирования интерактивная система генерации (проектирования) проблемно-ориентированных поисковых машин информационная технология локальная вычислительная сеть (среда) лицо, принимающее решение логическая схема автомата мультиагентная система многомерные данные многомерная числовая информация многофакторная шкала сложности нормативно правовой документ объект интеллектуальной собственности объектно-ориентированное программирование объект промышленной собственности операционная система оптический элемент (или объект позиционирования) программируемая логическая интегральная схема принцип минимальной сложности программное обеспечение поисковое проектирование предметная область позиционная система программного управления и регулирования принцип целостности принцип физичности персонифицированное функциональное пространство проектирование и экспертиза состояния

САПР - система автоматизации проектирования

СДУ - система дифференциальных уравнений

СКАЭ - система комплексной автоматизации основных процессов экспертизы

СНФ - существенно нелинейная функция

СУ - система управления

ТО - технически оптимальная

ФТП - физико-химический технологический процесс

ВОТ - загрузочный модуль

CAD - система автоматизированного проектирования

CAE - система автоматизированного конструирования

CALS — компьютерная поддержка жизненного цикла изделия

САМ - система автоматизированного производства

CASE - система автоматизированной разработки программного обеспечения

CIM - компьютеризированное интегрированное производство

ISO - международная организация стандартизации

PDMS - система управления данными

RAD — технология быстрой разработки приложений т

1. http://www.cad.dp.ua/obzorl .html2. http://www.sapr.ru3. http://www.kulichki.com/libcad.html

2. Skahil К. VHDL for Programmable Logic. Addison-Wesley, 1996. - 593p.

3. Программируемые логические интегральные схемы фирмы Xilinx: Каталог продукции. М.: ЗАО "SCAN", 1999. - 52с.

4. Стешко В.Б. Плис фирмы "Altera": элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. М.: Додэка-ХХ1, 2002, - 575с.

5. Программируемые логические ИМС на КМОП-структурах и их применение/ П.П. Мальцев, Н.И. Гарбузов, А.П. Шарапов и др. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 198с.

6. Архитектура с изменяемой конфигурацией возможность повышения производительности FPGA ПЛИС //Инженерная микроэлектроника. 1998,1, с. 47.9. http://www.setltd.com

7. Ботуз С.П. Методы и модели экспертизы объектов интеллектуальной собственности в сети Internet. М.: Солон-Р, 2002. - 320с.

8. Балашевич Н.В., Габасов Р., Кириллова O.Mi Оптимальное позиционное управление группой объектов // А и Т. 1994. №2.

9. Балашевич H.Bi, Габасов Р.', Кириллова Ф.М. Оптимальное позиционное подвижное управление линейными динамическими объектами // Известия РАН. Теория и системы управления. 1998. №3.

10. Ботуз С.П. Анализ рынка информационных технологий и ноу-хау.

11. Техника машиностроения, 1998; № 3 (16), с.83-94.

12. Ботуз С.П. Проблемно-адаптивный подход к автоматизации основных процессов экспертизы позиционных систем программного управления. Информатика машиностроения, 1998, № 4(22), с.28-33.

13. Ботуз С.П. Алгоритмизация исследования позиционных систем программного управления сканирующими устройствами на основе принципа сложности. Дисканд. техн. наук. Фрунзе: ФПИ; 1983; — 256с.

14. Ботуз С.П. Автоматизация исследования, разработки и патентования: позиционных систем программного управления. М.: Наука, Физматлит,• 1999.-316 с

15. Ворошилов М.С. Проектирование и расчет следящих систем с программным управлением. Л.': Машиностроение, 1969: - 264 с.

16. Горелов В.Н. Синтез и моделирование на ЭЦВМ оптимальных по быстродействию нелинейных позиционных систем. Автореф. дис. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук. Таганрог, 1974:

17. Antipina T.V., Kokkoz A.F., Stratiev I.G. et. al. Atmospeherelidar// Proc. Of Int. Aerosol Symposium. Vol. Technologies. Moscow, 1994

18. ГоссоргЖ. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. Пер с франц. М.: Мир, 1988. - 416 с.

19. Катыс Г.П. Восприятие и анализ оптической информации автоматической системой: — М.: Машиностроение, 1986. 416с.29; Катыс Г.П. Оптико-электронная обработка информации. М.: Машиностроение, 1973. - 447с.

20. Катыс Г.П. Автоматическое сканирование. М.: Машиностроение, 1966.-518 с.

21. Non-distructive semiconductor testing using scanned laser techniques. -"Solid State Technology", 1971, vol. 4, N 3, p.44-50/ D.C. Gupta, В: Sherman, E.D; Jungbluth, J.F. Black.

22. Григорьянц A.A., Кочегаров A.A., Кочегарова Г.И. Лазеротерапия в комплексном лечении больных раком пищевода и проксимального отдела желудка // Лазеры в онкологии, Сб. научных трудов НИИ онкологии и радиологии МЗУзССР - Ташкент, 1987. - с. 102-104.

23. Чубаров Е.П. Контроль и регулирование с подвижным локальным воздействием. — М.: Энергия, 1977. — 208 с.

24. Бутковский А.Г., Даринский Ю.В., Пустыльников Л.М. Управление распределенными системами путем перемещения источника. // Автоматика и телемеханика, 1974, № 5, с. 11-30.

25. Бутковский А.Г. Методы управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1975. - 568 с.

26. Применение сканирующих пирометров для контроля и управления электронно-лучевой плавкой/ И.А.Конопов, Е.П.Чубаров, Э.М; Волин и др. — В кн.: Технология легких сплавов. М.: 1976.

27. Huong N.H. An automatic scanning densitometer and its application to X-ray crystallagraphy / Jomal of Scintifec Instruments, 1968, vol.1, p.485-489.

28. Выскуб В.Г Пути совершенствования оптико-механических сканирующих устройств с электромеханическим приводом. Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика, 2001, № 6, с.61-63.

29. Principle of optical disc systems / G. Bouhuis, J. Braat, A. Huijser etc. Boston, 1985;

30. Опто-электронные приборы/ Сб. статей. Под ред. Л.П. Лазарева. М.: МВТУ, 1977.-80 с.45; Оптико-электронные приборы в системах контроля и управления. Материалы семинара. Под ред. Ю.Г.Янушенкова. М.: МДНТП, 1978. - 168 с.

31. Оперативные космические системы. -М;:Гидрометеоиздат. 1993: 16с.

32. Митин В.П. Расчет основных параметров зеркальных сканирующих систем. ОМП, № 7,1980, с. 21-23.

33. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977. - 832 с.

34. Кунцевич В.М;, Чеховой Ю.Н; Нелинейные системы управления с частотно- и широтно-импульсной модуляцией. Киев: Техника,. 1970. — 339 с.

35. Бахвалов Н.С. Численные методы, т. I; М;: Наука, 1973; - 632 с.

36. Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М; Компьютерные сети. — К.: Юниор; 1988.384с.

37. Аэрокосмические исследования Земли. М.: Наука. 1979. - 304с.

38. Григорьянц А.Г. Лазерная резка металлов. — М.: Высш.школа, 1988. —127с.

39. Huong N.H. An automatic scanning densitometer and its application to X-ray crystallagraphy / Jornal of Scintifec Instruments, 1968, vol. 1, p.485^89.

40. Андре А. Математика для электро- и радио-инженеров. Ml: Наука, 1965. -780 с.

41. Бутковский А.Г., Пустыльников JI.M. Теория подвижного управления системами с распределенными параметрами.-М^: Наука, 1980,-384с.

42. Gates W., MacCracken М. and Potter G. Systematic comparison of global climate models/ LLNL Energy andTechnology Review, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, UCRL-52, pp. 56-66, May-June 1990.

43. Спутниковые системы связи и вещания: Ежегодник/ Книга 2. — М:: Изд-во журнала "Радиотехника", 1998: 634с.

44. Kidwell К.В1 NOAA Polar Orhitcr Data Users Guide. NCDC/SDSD. (Updated from original 1984 edition). Washington, DC. 1988.

45. Захаров М.Ю., Лупян E.A. Организация формата записи данных, поступающих со спутников серии NOAA, для решения локальных задач // Исследование Земли из Космоса, 1993, № 3, с. 66 70.

46. Мейнджер Дж. Java: основы программирования. Киев: Изд. группа BHV, 1997. -320с.

47. Нортон П., Шилдт Г. Полный справочник по Java. Киев: Диалектика. 1997.-592с.

48. Folk М; An Introduction to HDF (Hierarchical Data Format) HDF Groupe University of Illinois at Urbana Champaign 1997. 63 p.

49. TIFF Revision 6.0. Aldus Corporation; Seattle. 1992.

50. Коутс P., Внейминк И1 Интерфейс "человек-компьютер", Мир, 1990 г.

51. Горбатов В: А., Крылов А.В., Федоров Н.В САПР систем логического управления, Энергоатомиздат, М.:. 1996 г., - 264 с.

52. Методология динамического моделирования IDEFO/CPN/WFA. Мета-технология. -М.: 1995г.

53. Турецкий X. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. — М.: Машиностроение, 1974. 328 с.

54. Куржанский А.Б. К аппроксимации линейных дифференциальных уравнений, с запаздыванием. Диф. уравн., т. 3, № 12, 1967, с. 2094-2107.

55. Беллман Р., Кук К. Дифференциально-разностные уравнения. М.: Мир, 1967.-548 с.

56. Солодов А.В., Солодова Е.А. Системы с переменным запаздыванием. -М.: Наука, 1980.

57. Ботуз С.П. Автоматизация исследования позиционных систем программного управления сканирующими устройствами. В кн.: Конструирование приборов для изучения космоса. - М.: Наука, 1985.

58. Системное проектирование средств в автоматизации / С.В. Емельянов, Н.Е. Костылева,Б.П. Матич и др.-М.: Машиностроение, 1978.- 190 с.

59. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967. - 576 с.

60. Эльсгольц Л.Э., Норкин С.Б. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. М.: Наука, 1971. - 296 с.

61. Ботуз С.П: Проектирование и разработка технически оптимальных позиционных систем программного управления (ПСПУ). В кн.: Системы управления движением. Фрунзе: ФПИ;. 1981, с. 96-104.

62. Ботуз С.П; Исследование и разработка позиционной системы программного управления. В кн.: Теория и техника автоматического управления, Томск, ТЛИ, 1981, с .43-55.

63. Арушанян О.Б., Залеткин С.Ф. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений на Фортране. М.: Изд-во МГУ, 1990.85 i Ивахненко А.Г. Системы эвристической самоорганизации в технической кибернетике. Киев: Техника, 1971, с. 109-110.

64. Геращенко Е.И., Геращенко С.М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. Mi: Наука, 1975. - 296 с.

65. Шаршеналиев Ж.Ш. Оптимизация систем с разделяемыми движениями и ограниченными ресурсами: Фрунзе: Илим, 1980. - 197 с.

66. Cohen R. Н., Cohen В. I. and Dubois P. F. Comprehensive numerical modeling of Tokamaks / Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, UCRL-ID-105 650, Jan. 3,1991.

67. Куропаткин П.В., Макаров B.A., Петров B.A. Оптимизация многомерных объектов методами математического программирования: — В кн.: Оптимальные и адаптивные системы. Фрунзе: ФГТИ, 1979, с. 3-19.

68. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. М.: Советское радио, 1975.-216с.

69. Табак Д., Куо Б. Оптимальное управление и математическое программирование. М.: Наука, 1975. - 280 с.

70. Солодовников В.В., Матвеев П.С. Расчет оптимальных систем автоматического управления при наличии помех. — Mi: Машиностроение, 1973. 198 с.

71. Ботуз С.П. Оптимизация диалоговых процедур СУБД "Эксперт ОИС". В кн.: Искусственный интеллект в технических системах. Вып. № 19. — М.: Гос.ИФТП РАН. 1998, с.145-153.

72. Фельдбаум А.А., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления. — М.: Наука, 1971. 744 с.

73. Алгоритмы оптимизации проектных решений. Под ред. А.И. Половинкина. М.: Энергия, 1976. - 276с.

74. Алескеров Ф.Т. Локальные модели голосования. Автореф. дис. на соиск. учен. ст. докт. техн. наук. М.: ИПУ, 1993. - 36с.

75. Циген Т. Ассоциативная психология. — М.: ООО "Издательство АСТ-ЛТД", 1998.-560с.

76. Автономов B.G. Модель человека в экономической науке. СПб.Гос.Университет экономики и финансов. 1998. - 230с.

77. Шумпетер Й.А. Теория экономического развития. М.: Прогресс, 1983.-356с.

78. Петраков НЛ. Кибернетические проблемы управления экономикой. -М.: Наука, 1973.

79. Ботуз С.П; Модели эволюции информационных технологий средств промышленной автоматизации. М.: ИПРЖ "Радиотехника", 1998. - 28с.

80. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. — М.: Наука, 1971.-264с.

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

82. Zadeh L. Fuzzy logic, neural network and soft computing // Communications of the ACM. 1994. V.37. №3.

83. Ботуз С.П. Интерактивные технологии и экспертиза объектов ИС/ Интеллектуальная собственность, № 5-6, 1996, с.12-19.

84. McCormic В.Н.', DeFanti Т.А., Brown М: Visualization in scientific computing// ACM Computer Graphics. 1987. Vol. 21. № 6.107. http://wearables.www.media.mit.edu/projects/wearables108; http://cdr.stanford.edu/NextLink/Expert.html

85. Автоматизированные обучающие системы профессиональной подготовки операторов летательных аппаратов/ Л.С. Демин, Ю.Г. Жуковский, А.П. Семин и др.; Под ред. В.Е. Шукшунова. М.: Машиностроение, 1986. — 240с.

86. Ботуз С.П. Методы и средства отображения многомерных параметрических зависимостей. — В кн.: Информационные технологии искусственного интеллекта/ Под ред. академика Л.Н. Лупичёва. М:: РАН Гос.ИФТП, 1994, с. 127-130.

87. Ботуз С.П. Рынок информационных технологий и ноу-хау.— М.: Интеллектуальная собственность, № 1-2, 1996, с.34-41.

88. Ботуз С.П. В лабиринтах правовой охраны: Как сохранить объект интеллектуальной собственности в Internet / Мир персональных компьютеров, №9, 1997, с.124—130.

89. Иодан Э. Структурное проектирование и конструирование программ. -М.: Мир, 1979.-410 с.

90. Ботуз С.П. САПР технически оптимальных позиционных систем программного управления в сети Internet/Intranet. Т. 14. Информационные технологии. Тез. докл. Научная сессия МИФИ. Ml: МИФИ, 2003.

91. Прангишвили И.В. Проблемы управления сложными крупномасштабными процессами/ Приборы и системы управления. 1996. № 6.

92. Шапиро Д.И. Эволюционные модели и мнимая реальность. В кн.: Эволюционная информатика и моделирование / Сб. научн. тр. по материалам международной конференции, декабрь 1993 года, М.: РАН ГосИФТП^ 1994, с.55-63.

93. Ботуз С.П. Социально-экономический аспект информационных технологий/ Интеллектуальная собственность, № 3-4,1996, с. 10-13.

94. Тезисы докл. "Проблемы мирового информационного сообщества// Материалы Международного Форума Информатизации "МФИ-97". М.: МФИ, 1997.-160 с.

95. Демин А.И. Информационная теория экономики. Макромодель. — М.: Палев, 1996.-352с.

96. Горбатов В1 А. Основы дискретной математики (информационная математика). М.: Наука, 1998. - 640 с.

97. Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем/ Под ред. проф. Горского Ю.М. Новосибирск: Наука, Сиб. отд. 1990: -350 с.

98. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. — М.: Владос, 1994.-336 с.

99. Букатова И.Л., Михасев Ю.И., Шаров A.M. Эвоинформатика: теория и практика эволюционного моделирования. — М.: Наука, 1990. — 76с.

100. Скорняков Э.П. Маркетинговые исследования на основе патентной информации. М.: Издательство ВИПСИ,1995. - 134с.

101. Бахвалов Л.А. Моделирование динамики России на основе модели Форрестера // Приборы и системы управления, 1997, № 8.

102. Форрестер Дж. "Мировая динамика". М.: Наука, 1978. - 267с.

103. Ботуз С.П. Оптимизация диалоговых процедур СУБД "Эксперт ОИС". В кн.: Искусственный интеллект в технических системах. Вып. № 19. —М.: Гос.ИФТП РАН. 1998; с.145 - 153.

104. Zadeh L. Fuzzy logic, neural network and soft computing // Communications of the ACM. 1994. V.37. №3.

105. Ботуз С.П. Алгоритмизация основных процедур классификации способов и устройств линеаризации передаточных характеристик измерительных преобразователей. В кн.: Патентная информация, вып. 2. — М.: ВНИИПИ, 1994.

106. Бирюков В.Ф. Оптимизация некоторых классов многомерных стохастических систем управления на основе принципа сложности: Автореф. докт. дис. М.: МВТУ им. Баумана, 1975. - 39с.

107. Хоор Ч.Э., Лауэр П.Е. Непротиворечивые взаимодополняющие теории семантики языков программирования. В кн.: Семантика языков программирования. - М.: Мир, 1990, с. 196-221.

108. Ботуз С.П. Интерпретация процесса графического отображения многомерной числовой информации в косоугольной системе подвижно-взаимосвязанных координат. В кн.: Образный анализ многомерных данных. — М.: ИПУ, 1984, с.29-30.

109. Ботуз С.П. Обработка многомерной числовой информации при исследовании и разработке бортовых САУ. — В кн.: Конструирование и технология изготовления космических приборов. -М.: Наука, 1983, с.228-234.

110. Бутковский А.Г. К геометрической теории управления системами с распределенными параметрами // Теория и системы управления, , 1995, № 4, с. 16— 19.

111. Вельбицкий И.В., Ходаковский В.Н., Шолмов Л.И. Технологический комплекс производства программ на машинах ЕС ЭВМ и БЭСМ-6. М.: Статистика, 1980. -263 с.

112. Глушков В.М: Фундаментальные исследования и технология программирования. Программирование, № 2, 1980, с. 3—13.

113. Cox J. Planning the Software Industrial Revolution/ IEEE Software, 7(6): 25-35; November 1990.

114. Kirkerud B. Object-Oriented Programming with Simula, Addison-Wesley,, Reading, MA, 1989.

115. Rist Rl, Terwilliger R. Object-oriented Programming in Eiffel, Prentice-Hall; Englewood Cliffs, NJ; 1995.149; Норенков И.П; Разработка систем автоматизированного проектирования. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. - 207с.

116. Шаршеналиев Ж.Ш., Ботуз С.П. Об одном подходе к разработке САПР технически оптимальных позиционных систем программного управления. В кн.: Конструирование и технология изготовления космических приборов. -М.: Наука, 1983; с. 124-131.

117. Деруссо П., Рой Р., Клоуз 41 Пространство состояний в теории управления. М;: Наука, 1970. - 620 с.

118. Арушанян О.Б., Залеткин С.Ф. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений на Фортране. М;: Изд-во МГУ, 1990.

119. Чуа Л.О., Лин Пен-Мин. Машинный анализ электронных схем1 (алгоритмы и вычислительные методы). — М.: Энергия, 1980. — 640 с.1541 Тихонов А.Н., Арсенин В1Я; Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1979. -288 с.

120. Симкин M.Mi О применимости дискретного подхода к исследованию нелинейных систем. Автоматика и телемеханика, № 5, 1978, с. 58-63.

121. Колмогоров A.Hi, Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1976. - 544 с.

122. Бахвалов Н.С. Численные методы, т. I. М:: Наука, 1973. - 632 с.

123. Тьарсон Р.' Разреженные матрицы. — М.: Мир, 1977. 156с.

124. Зайцев В., Лихачев А. Системы управления проектными данными: Опыт практической реализации/ САПР и графика, № 8, 2002, с.106-109.

125. Абруков Д.А., Боголюбов Ю.И. Теория геометрических моделей уравнений и систем уравнений и ее проблемы. Чебоксары, 4111И, 1997. — 105с.

126. Хованский Г.С. Основы номографии. М;: Наука, 1976. - 352 с.

127. Авт.свид. № 1743906 (СССР). Прибор для построения номограмм (Устройство для отображения многомерных зависимостей)/ С.П.Ботуз. Опубл. в БИ 1989,№24.

128. Авт.свид. № 1050914 (СССР). Чертежный прибор. (Устройство для моделирования взаимозависимых многомерных функций)/ С.П.Ботуз, Ж.Ш.Шаршеналиев, Н.Н.Горбина. Опубл. в БИ 1983, № 40.

129. Авт.свид. № 1675121 (СССР). Чертежный прибор. (Устройство для моделирования взаимно обратных многомерных параметрических зависимостей)/ С.П.Ботуз. Опубл. в БИ 1991, №33.

130. Авт .свид. № 1597556 (СССР).' Графопостроитель/ С.П.Ботуз. Опубл. в БИ 1989, №37.

131. Авт.свид. № 1673838 (СССР). Графопостроитель/ С.П.Ботуз. Опубл. в БИ 1991, №32.

132. Авт.свид. № 1747905 (СССР). Способ многоканальной регистрации результатов измерений и устройство для его осуществления/ С.П.Ботуз. Опубл. в БИ 1992, №26.

133. Авт.свид. № 1679195 (СССР). Устройство для прогнозирования состояния систем управления/ С.П.Ботуз. Опубл. в БИ4991, № 35.

134. Ботуз С.П. Позиционные системы программного управления подвижными объектами. М.: ИПРЖ "Радиотехника", 1998. -21с.

135. Авт.свид. № 1674058 Релейно-импульсный регулятор (приоритет от 19.03.83 по заявке №3635095/24(126141) на "Способ автоматического регулиро-ва-ния)/ С.П.Ботуз, Опубл. в БИ 1992, № 92.

136. Патент № 2012034 (Российской Федерации). Способ автоматического управления и система для его осуществления/ В.Ф.Бирюков, С.П.Ботуз. Опубл. в БИ 1994, № 8.

137. Кофанов Ю.Н; Теоретические основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1991. — 360с.

138. Научно-технический отчет по результатам работ с комплексом научной аппаратуры дистанционного зондирования Земли "Природа" (модуль "Природа" орбитальной станции "Мир"). П33631-515; - М.: РКК "Энергия", 1997.

139. Оптико-электронные системы визуализации и обработки оптических изображений. М.: ЦНИИ Циклон, 2000.

140. Шаршаналиев Ж.Ш., Ботуз С.П. Обобщенный алгоритм моделирования существенно нелинейных звеньев САУ и АСУ ТП. В кн.: Автоматизация проектирования систем автоматического и автоматизированного управления. — Челябинск, 1978, с.92.

141. Ботуз С.П. Автоматизированный синтез нейроподобных структур и моделей идентификации нелинейных динамических процессов в Internet. В кн.: Математические методы распознавания образов (МММРО - 9)/ Под ред. акад. Ю.И.Журавлева. - М.: ВЦ РАН, 1999.

142. Funahashi К. On the approximate realization of continuous mappings by neural networks // Neural Networks. 1989. № 2. P. 183-1921

143. Ботуз С.П. Открытая технология экспертизы объектов промышленной собственности в Internet. Техника машиностроения, 1998, № 2(16), с.83-94.

144. Шаршеналиев Ж.Ш., Ботуз С.П. и др. Оптимальный синтез и разработка бортовой программной системы управления (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 76091701, инв. номер Б 752848, ФПИ, Фрунзе, 1978. 209с.

145. Шаршеналиев Ж.Ш., Ботуз С.П. и др. Исследование сканирующей системы на ЦВМ (Отчет НИР по договору с ОКБ ИКИ АН СССР), № Гос.регистр. 79020038, инв. номер Б 937972, ФПИ, Фрунзе, 1980. 51с.

146. Нелепин Р.А. Метод сечения пространства параметров в теории нелинейных автоматических систем. Сб. трудов ЛВВМИУ, вып. 23, 1964.

147. Нелепин Р;А. Точные аналитические методы в теории нелинейных автоматических систем. — JL: Судостроение, 1967.

148. Ботуз С.П. Математические модели идентификации объектов и субъектов промышленной собственности в сети Интернет/ Междунароная конференция "Математические методы распознавания образов-10" (ММРО-10). — Mi: ВЦ РАН, 2001.

149. Ботуз С.П., Гудзенко JI.B. Определение области асимптотической устойчивости нелинейных систем автоматической стабилизации уровня воды в нижнем бьефе. Фрунзе, Труды ФПИ№ 81, 1974, с.43-54.

150. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В .Р. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1998. 575с.

151. Campbell К.Y. Copyright on the Internet Shetland/ E1PR. V.I 9, № 5.2000.

152. An Introduction to Computer Security: The NIST Handbook. Draft. — National Institute of Standards and Technology, Technology Administration, U.S. Department of Commerce, 1994. 310 c.208. http://www.weblink.ru/

153. Фролов А.В., Фролов Г.В. Программирование для Windows NT. 4.1. — М.: Диалог МИФИ, 1996. - 272с.

154. Фролов А.В., Фролов Г.В. Программирование для Windows NT. 4.2. -М.: Диалог МИФИ, 1997. - 271с.

155. Дейтл Г. Введение в операционные системы: Т.1. М.: Мир, 1987.359с.

156. Секреты создания интрасетей; СПб.: Питер, 1998. - 592с.

157. Ботуз С.П. Разработка инструментальных средств открытой технологии экспертизы объектов промышленной собственности (ОПС) в Internet. В кн.: Научный сервис в сети Интернет. - М.: НИВЦ МГУ, 1999, с.56-63.

158. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ1. На правах рукописи1. Ботуз Сергей Павлович

159. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ТЕХНИЧЕСКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПОЗИЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

160. Специальность 05.13.12 Системы автоматизациипроектирования