автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Основы построения и использования многоструктурных алгоритмических блоков в автоматизированных системах управления (на примере комплекса «чугун—сталь—прокат»)

Московский ордена Октябрьском Революции и < ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов

Для служебного пользования Экз. 2

На правах рукописи КУЛАКОВ Станислав Матвеевич

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МНОГОСТРУКТУРНЫХ АЛГОРИТМИЧЕСКИХ БЛОКОВ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

(на примере комплекса «чугун—сталь—прокат»)

Специальность 05.13.06 «Автоматизированные системы управления»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1092

Работа выполнена на кафедре автоматизации- ироиз-^ акс»сди1»аний Сибирского ордена Трудового Красного Знамени металлургического института имени С. Орджоникидзе.

Официальные оппоненты;

доктор технических наук, профессор Кондратьев В. В.; доктор технических наук, профессор Рожков И. М.; академик Инженерной академии, доктор технических наук, профессор Чумаченко Б. А.

Ведущая организация — Институт проблем управления РАН.

Защита состоится 24 июня 1992 г. в ч., ауд. 436

на заседании специализированного совета Д 053.08-07 при Московском институте стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 4.

Автореферат разослан_мая 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета Д 053.08.07, кандидат технических

наук, доцент СЕРГЕЕВ Л. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность- ттЪ^ла>-,1г,.'.Расд,у'а!г;):!Еде.?0Я' крупная, научно-техническая проблема в области алгоритмизация автоматизированных систем оком-п л е к с н ы м структурным разнообразием внешних и внутренних уоловий их функционирования, требупцим, собт-ЕвтстЕвнно, комплексного построения и использования многоструктурных алгоритмических' блоков (МАБ? различите-^гяпот 'с подлежащим' развитием связанной с ними инженерной теории,¡л дрзкуики.. Структурное разнообразно внешних и внутренних условий взаимодействия функциональных подсистем производственного, учебного, научного и иного'назначений'п^&Д6ареДеля&т;'СТрук-турноо разнообразие, в первую очередь, -их алгоритмического-обеспечения. Это находит свое выражение в той, что каяцСй из такого рода функциональных подсистем сопоставляется, дблхно сопоставляться, множество алгоритмических структур с потенциальной возможностью их последовательной и (или) параллельной реализации. Соответствующие теоретические и практические разработка' ведутся' го'и'ЗЕестниЖ-йапрг^ло-нзям: сизтемн'с переменной структурой.бинарные» шогрреяюлще, мно-говавэльпнэ,.произЕОдотЕенно-йорладоватольсгае .системы.с многовариантной структурой. Во многих реальных ситуациях "тробуётся объединение этих направлений о последовательным 'формированаем общей теории и практики динамических систем со структурным разнообразием (многообразием), особенно е связи с алгоритмизацией АСУ предприятиями и их подразделениями (АСУП) а автоматизированных обучавших систем (АОС)

Современное оостоянио комплексной теории л практики динамических систем со структурным разнообразием характеризуется существенно неравномерным распределением емоюцихся достижений, сосредоточенных, главным обрезом, вокруг технических объектов. Требуется их дальнейшее развитие пркмэнптэлыю к организационно-технологически.'! оСт-оптаа, АСУП. и АОС, особенно в плане комплексного построения и использования 1-'АБ различных типов с Еыделонием конкретных :Т>унгцл опальных задач, склотая перечисленные неяо в подразделе "цель даомртапвэ4.}/л огострукту рнн2 алгоритмический блок (МАБ) представляет о сбой конечное шскеотЕо функциональноаанераеины? алгоритмических структур в рангах какой-либо конкретной фушецпо-налшой цодсиото:,";. Б зазгеш госта от типа алгоритмических-струптур, г'с'т^йе'ап" пх интеграции и реяимог функционировала» е«д;\ллетол различнее классы МАБ - он, вкчотая "зг.о-

еьгэ в составе Ешеотмечегшых систем со структурным разнообразие:.». В дальнейшем наибольшее внимание уделено трём классам МЛБ-ов, п е р е ы й из которых соответствует многоварпантным анализаторам спектра, второй - многоканальным компенсаторам возмущений, многоканальным прогнозаторам информативных параметров и комплексных показателей, многоканальным вмата-пионним обучающим системам, третий - многороки.мнкм человеко. машинным процедурам формирования и выбора производственных заданий и расписаний.

Теоретические соображения и практический опыт убедительно подтверждают важность научно-прикладной разработки названной проблемы, конкретные аргументы чему содержатся в материалах ни ко следу щи х госбюджетных, хоздоговорных и инициативных ■( выполнении;-: по договорам о творческом содружестве) НИР: I). Создание и развитие Центральной АСУ Запсибыеткокбаната, включая работы по программе Минвуза СССР "Металл" (№ ГР 74061669, 76060374, 770511»!, 79041187,81093026, 0187.0001998, 0183.0027095,'0183.0066215); 2) Создание и совершенствование подсистем АСУ Кузиеткомбината (й ГР 71059542 , 73026583, . 74061669, 75038945, 76051285, 0187.0029906; 0283.0073648); 3) Разработка Центральной АСУ Дальневосточного металлургического завода л завода "Амурсталь" (№ ГР 0283.0022994, 0287.0052448); 4) Развитие V. применение теории актитых систем (й 0185.0061870 - е плане работ СМИ, 0183.0052176 - е плане работ ШУ); 5) Алгоритмизация процессов управления объектами и системами металлургического производства (й ГР 6606871, 73069923 , 01910050550, 0189003П36); 6) Целевая программа ГшиЗУЗа РСФСР "Социально-экономические проблемы научно-технического прогресса Кузбасса" {В 01900054056, 01900054052). 7) Комплекс работ по договорам содружества ыезду ВШНСИ, ШУ", ШСиС, СМИ, ЗСМК, КМК, ЦНИИКА, КемГУ, ДбГУ е сеязй с созданием и применением методов исследования и обучения, алгоритмов, баз данных, организа--пионных механизмов для АСУТП, АСПИ, АСУП.

Печью аиосепташп является: Г. Классификация динамических систем со структурным разнообразием, включая развитие понятийного инструментария. Выделение многовараантных, многоканальных, многореяимных систем и их конкретизация. Формирование содержательных осное интеграции вариантных структур. Разработка и использование графоЕых моделей е задачах расстановки объектов. 2. Построение и использование многовариантных алгоритмических систем помзхозащищенной фильтрации,

"раполяпли динамических сигналов и рядоЕ данных, формирование сасговариантных спектроаналпззтороЕ б базисе Фурье, Хартли, Уолиа.

3. Разработка, моделирование и применение многоканальных алгоритмов прогнозирования информативных параметров и расчетных показателей.

4. Формализация, декомпозиция и человеко-машинное решение, с использованием МАБ, проблемы программной координации работы комплекса "сталь-прокат", посредством формирования согласованных заданий и расписаний для осноеных цехов комплекса на месячных и недельных интервалах времени. 5. Постановка и реаение с опорой па МАБ задач формирования сортаментной загрузки прокатных цехов, а такие составления месячных.позаказных планов выпуска и поставки металлопроката в состава диалоговой системы принятия решений АСУ ЗАКАЗ.Построение и применение двухуровневой системы баз данных АСУ ЗАКАЗ. 6. Разработка и применение базовой схемы многоканальной имитационной обучающей системы (МИОС), включая многовариантную нормативную модель деятельности обучаемых и модель предмета изучения; конкретизация ШОС в виде учебных игр "Прогнозирование", "Ресурс", "Шихтовка" и других.

Основы выполнения работы. Структурная теория алгоритмов, теория систем с переменной структурой, теория формирования, выбора и принятия решений, теория градов, теория активных сиотем, методы и алгоритмы математического программирования, теория спектрального анализа и прогнозирования, математическое, натурно-математическое, натурное моделирование, задачи и методы производственно-исследовательской проблематики, практический опыт проектирования и сопровождения автоматизированных систем на предприятиях черной металлургии.

Научная новизна диссертации оостоит в развитии теоретических осное построения и использования- МАБ в составе комплекса «погоЕариантных, многоканальных и многореяимных подсистем АСУП и АОС, включая: разработку классификации сиотем со структурным разнообразием, анализ многовариантности и поотроение пороядаицих правил для вариантных алгоритмов быстрого преобразования Фурье, Хартли, Уолша, развитие сущности поэлементной интеграции вариантных алгоритмов, разработку элементов теории многоварпантных фильтроЕ экспоненциального сглаживания и ¡экстраполяции. Созданы и исследованы гппопредотаЕитолыше !:!АБ в виде: системы пс:/охоза;дищенной перЕичной обработки динамических сигналов, фильтроЕ, прогнозаторов, алгоритмов выработки производственных заданий и расписаний. Задачи формирования загрузки и месячных позаказных планов, а также задачи программной координации работ.'/ основных цехов комплекса "сталь-прсклт" Епервыа сформулированы как шогострукгурниэ задачи формирования и принятая оптимальных решений. Построена обобцепнал чаловапо-матапная проиэцурэ их резаная, Еютэчапцая МАБ. Разработан

новый класс многоканальных имитационных (в том числе, игровых) обучающих систем - Ш-ЮС, содержащих многоЕариантные модели деятельности обучаемых. В классе адаптивных СУБД построена и реализована на примере БД АСУ ЗАКАЗ оригинальная двухуровневая система баз данных, обеспечивающая Быстрый ответ на запросы пользователей.

Практическая ценность. Новые теоретические положения по системам со структурным разнообразием и их конкретизация в форме МАЕ для различных функциональных подсистем позволяет существенно изменить взгляд на автоматизированные системы управления предприятием и строить их как интегрированные развивавшиеся АСУ с многоструктурними алгоритмическими блоками, которые обеспочивазт их эффективное функционирование при наличии структурного рзгеоо^газпя ьксжгах и внутренних условий. Подобные АСУ являются конструктивной основой для реазиия задач интеграции производственной, научной и учебной деятельности. Конкретные системы прогнозирования, учета и планирования, включающие МАБ, проали модельные, натурпо-коделыше и натурные испытания и рэко:лондуется в качестве типовых проектных решении но только для предприятий черной.металлургии, но и для других отраслей промышленности. Применение ШОС Е вузах и колледаэх позволяет существенно активизировать учебный процесс и повысить его эффективность. Сделанные изобретения определяют пути технической реализации ра зра tío та ¡¡пых алгорп тмо в.

Реализация ттоул&тптов. Штодаческяо разработки, представленные в йорка отчетов по ¡ИР, использованы оргааизздаяет-рязработчвками (ЦНКИСА, ¡ШУ, ШШЛСАУ, Св5П1иР0:.33, Ко?.:ГУ ¡r др.) пси проектировании опсто:.! si-T0,v3irfзадав ляп рэагач-лнх кзтадяургачеокзх и других предприятий, a tbkso в исоледоватольйкпх цолкх. Кошфзтнко алгоритмы подсистем учета, прогнозирования, суточного, недельного, месячного v квартального плепвровегая paío-гы основных цехов предприятия, а гокка елгоригш колшгоксаой АСУ ЭЛКАЗ согиостно с отдела:.;» АСУ ЗС1ЛХ, Kf.lK, завода "Амурстаяь" разрабатывались, испктыволиеь, отлз-хгсолзоь и сга=алиоь в вг.спдуагйциэ и точопзе многих лат, начиная с середины сог.щеслткх годов по ьастол^еэ ззрааи. З-j этот пэру од г;;е-дрэк ряд paspac jTG¡: с об^ям сшюгачиошг в^фоктш, Еодтверааеашг.: актами внедрения, раины;.! 4,94 млн.руб. Долевой г клал от разработок автора состанпл 738 тыс.руб. Продстаглоппыз в диссертации задачи и методы и?, pcu:e::v.: используются в учебно:.; процесс:- С Мл в декциоп-тпе Jvfcax "АСУ1Г, "Методы опгголтдп.) в сзст£::лх управления", "Ос-t'CEi; авгог;атпкит', е такле-з на црекУЕчеакях в лабораторных занятиях, 2 и деклс.>:иых проектах. Посаровмвые в составе КЮС учебкпэ

игры применяются на практических занятиях по куроам "Элементы тес-ран систем", "Методы моделирования и оптимизации",

Атобатп'я работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и получили одобрение па 42 конференциях и семинарах, включая: Международный семинар по системам автоматизации в металлургии (Карловы Бары, 1976), Шестой международный семинар по алгоритмом управления в металлургии (Карловы Бары, 1980), 16-нй семинар М^АК/МСЛГЛ по деловым гграм (Алма-Ата, 1985), Международную конференцию по проблемам Фундаментальных наук (Москва, 1991), конференции ВОСТОК-ЗАПАД по новым информационным технологиям в образовании (Москва, 1992), Всесоюзные совещания по проблемам управления (Алма-Ата, 198В; Ташкент, 1989), Всесоюзные семинары по управлению большими системами (Тбилиси, 1976; Алма-Ата, 1978; Алма-Ата, 1983; Неринга, 1986; Молетай, 1988), Всесоюзное совещание-семинар по иерархическим системам (Тбилиси,1986), Всесоюзную конференцию по многоуровневым системам (Барнаул, 1982), Всесоюзную конференцию по ИАСУ в ЧМ (Днепропетровск, 1980), 17 Всесоюзное совещание по статистическим методам в тоории управления (Кишиное, 1978), 8-ую Всесоюзную конференцию мотодых ученых (Москеэ, 1974), Всесоюзную научно-практическую конференцию по проблемам развития Кузбасса (Кемерово,1988), Всесоюзный семинар по прикладным аспектам управления сложными системами (Кемерово, 1983), Международную конференцию Пражского экономического института (Прага, 1985), Межвузовскую научночлетодическую конференцию по обучающим системам (Вологда, 1986), Всесоюзный семинар по обобщению опыта использования распределенных систем управления ТПиП (Новокузнецк, 1986), на семинарах ШСиС, ЦНИИКА, СШ.КемГУ в 1976-90 г.г.

Публикации. По рассматриваемым разработкам опубликовано 125 научных статзй, докладов и тезисов докладов, одно- учебное пособие, 13 изобретений.

Объем |рукош1сп. Диссертация состоит из введения, шеста глав,заключения, списка литературы, приложения и содержит: основного текста 299 е.; приложений 7 е.; рис. 105 ; таблиц 40.

Предкат завито -л личный екдгщ автора. На зацит7 выносятся много-структуркые алгоритмические блоки применительно к пемехозащиценной обработке динампчоекпх сигналов, Тяжъ^рзм и зкеграполяторам, прог-ноззторам информативных параметров рядов данных и расчетных показателей, процедурам Формирования производственных заданий и составления расписаний, обучающим системам, базам данных; концепция много-

структурной развивающейся АСУП, утверждения о сеойстеэх многовариантных ^ильтроЕ экспоненциального сглаживания и экстраполяции, о свойствах иерархических гиперграйогых моделей, о быстрых преобразованиях Фурье, Хартли, Уолта, методика синтеза БКХ-систем на базе КИХ-систем, общая схема двойного прогнозирования, типоеэя задача ^расстановки объектов, человеко-машинные процедуры программной координации работы осноеных цехоЕ комплекса "сталь-прокат", задачи формирования сортаментной загрузки и поааказннх планов, общая схема МИОС и ее конкретизация применительно к изучению методоЕ прогнозирования и группового выбора решений, технические решения по фильтрам, прогнозаторам, моделирующим и обучавшим установкам,а также результаты применения разработок в сртоютйгвроЕшшых системах управления предприятием и в обучающих системах. Личнш вклад автора заключается в непосредственном ТЕорческом участии во всех перечисленных разработках, Еключая самостоятельное формирование и исследование МАЕ различного назначения, постановку и решение дшогострук-турных задач Енработкп заданий и расписаний, построение концептуальных схем рэзвиващихся АСУ и ШОС, разработку учебных игр "Прогнозирование", "Ресурс", разработку принципиальных схем изобретений. Официальным подтверждением личного Еклада слукит присвоение автору звания лауреата премии Совета Министров СССР 1981 г., а такке награждение бронзовой медалыо БЛЯХ в связи с участием в разработке и внедрении автоматизированных систем управления.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ т-даг-ч т. Ог.чггн атгог>;:тчл;з,-.гг7я .луто'5171йпт'о«глп^г свсте-» со с+рзг.к-

ТУРНГ" пКЗНО.обгаСТГ-М

Псхопд из ^нш'сн7альвь~х " работ Емельянова С.В.,

Анох::Кс< П.К., Петрова Б.Н., Агяоеьа Б.П., Буркова В. И., Пороге Б Л. Уавдаш5ро7.з Б.Б. сформулирован ряд осиогних понятий, отиооглшхоя к теср'.]~ слете:.' со структурным разнообразием.

Свстс-да со струкхуонг:.; пази"обт?азг;ем (многообразием) еоть шаро ко тракту емно ипотоструктурпие- с"сте:.гл СГ.1сС), характеризующиеся кок плексиой гптеграг»:ой в каждой кз них некоторого множества варнантны ил;: (и) невариактних структур, которое соотносится с системой е цэ лом или с отдельными подсвете;.'.

Пттлтуг.а понимается двояко, с одной стороны, гак достаточно самостоятельная1 целостность, составленная ;;з частей, с другой - как

внутреннее строение' каких-либо объектов.

Вариантные структуры (ВС) - разновидности какой-либо типопредстави-тольной структуры в пределах соотвегстЕуоаего ей качественно однородного структурного многообразия. Каждая из них характеризуется конкретным механизмом вариантного сгруктурообразования со строго Нормальным или эвристическим описанием. Г.йогообразию ВС соответствует порождаемое при их Функционировании качественно однородное многообразие вариантных результатов.

Рар'|,янто»то~естренная структура (ВмС) есть неинте. ...фованное множество вариантных структур, имеющих общее входное воздействие. Кноговат'янтнпя структура (1"еС) - интегрированное множество вариантных структур, реализуемых совокупно, поочередно или комбинированно в составе единого целого. Объединение ВС осуществляется с максимально возможным их Езаимосовмещением и взаимодействием в рамках допустимых преобразований самих структур, а также условий и результатов их функционирования.

Интеграция ВС означает комплексное использование процедур их взаимо-совмещония при Формировании целостной структуры и их самоорганизующегося или специально управляемого взаимодействия в ходе функционирования с объединены™ получением совокупности вариантных результатов или одного общеЕариангного результата.

Г.Тногоструктурный алгоритмический блок (МАБ) есть коночное множество функционально завершенных алгоритмических структур, являющееся алгоритмическим отображением составных частей (подсистем) многоструктурной системы. В диссертации подробно рассматриваются три класса МАЕ: многогариантнне, многоканальные, многорежимные (рис.1). По сравнению с ранее выполненными исследованиями по МнС-направлению (Авдеев В.П., Г/ыпляев Л.П.) сделаны следующие нововведения: - даны более общие и, вместе с тем, более конструктивные определения терминов "вариантная структурз, многовариантная структура"; - рассмотрены процессы, средства и системы с поочередной п комбинированной реализацией ВС, а но только полностью совокупной как е прежних разработках; - сформированы новые типы базовых !,5вС с использованием поолементпой интеграции ВС; - получена новая болео глубокая содержательная классификация МеС, опирающаяся на м е х а н а з и ы образования вариантных структур (ОВС--моханпзмы), рио. 2.

В развитие общей линии прикладного синтеза Мб С с опорой на исходные описания' ВмС и на бззоЕые МеС разграничено непосредственное (вход-выходное) и поэлементное Еззимосовмещенио (интеграция) ВС.

1С

i. Многойариант-ниЕ С MB) ,

Mb - 9ИМ>ТЖ (§2.1, 2.5, 2.4)

МВ"ЗКСТРАП0~

Л9Т0РЫ (§ 2И)

Ms -СПЕКТРАЛЬНЫЕ АНААИ5А -ТОРИ С|1.ь, 2.2)

МнОГОСТРЧКТУ РНЫ Е АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ

ваоки (МАБ)

I

2. M но г о к а н а л р -иME С Мл)

Мк - компеиситош' ЬОЬУ^цений (§5.2)

Мк-ПРОГНОЬАТОРМ

($5.1, 5.3, ?Л, 5.5}

Мк - ИМИТАЦИОННЫЕ О С 3 Ч ft Ю U, И Е СИСТЕМЫ с Гл.б)

5. МногоРЕжим-

И»|Е ( Мр )

Мр- ПРОЦЕДУР»!

<РОРМИРОЬАНИ« ЬАДАний (Г>.Л,5)

_] Мр -процедур»)

! ПОСТРОЕНИЯ РАСП:'.

С Гл. О

Мр- >М"ОРЙТМ»| ФОРМИРОВАНИИ PACCTHHOE>OS(^<.5)

Рис. I. Три класса рассматриваемых МАЕ

; МвС

Hü-^eieíwoct^ »эпикойtùcmJu* &C i

COeO U'1' СГн^ариртг,. 1

Вагиачп.чу! * »ik.ii релультош j 1

pej^kf.ajnat

'"Sîj't^fiue fC i cocjrmZs И-JV

Cosc*y нч i 1 ,V.-.ii>CMiaa рЮ/HíSuu.J» j pijejio^j* KOKSUHK^JSSII* НЗЯ PC2SUSG-

Í M&L" ||| MRC, HcC, J

7\ 7\" " Д"

Tur.u MsC по н!хачиоиг>5 otpasc&s^-.• ED ft их tucmaie

¿«i* L;_

iL 1."

ripj сс<»эк1,'гази, r,D?jpi>i.Jr«.3ù иги »смь.'нироС-анизи ptaïuî'Juuu &С

Pi: с. 2. Опорная с>:г:.:з клэссяйкоцие МзС

{Гггвоз совершается без предварительных расчленяющих преобразований кз*." "" гариантной структуры и всех их вместе. Вгороэ широко исполь-зуот детальные преобразования, в общем случае, каждой ВС с еЗ точным или приближенны?.' эквивалентным представлением в виде некоторой развернутой структуры из исходных либо из трансформированных элементов. Классическим примером поэлементного вэавмосоЕмещення служит графовая структура спектральных каналов дискретного спектро-анализатора в базисе 5урье.

Поэлементная интеграция вариантных алгоритмов конкретизирована также на примере метода взтЕей и границ (МВТ) при составлении расписания для трех "станков". В алгоритме МЗГ использован МАБ опенивания, включающий ыость вариантных алгоритмов. Интеграция последних с целью их экономной реализации осуществлена методом матриц смежности (МС-мэтодом), что позволило сэкономить 30% алгоиодулей. Главный же эффект от МАБ оценивания нижней границы критерия состоит е значительном (на 30*80/5) сокращении перебора вариантов при отыскании расписания оптимального по критерию суммарных затрат времеп.

Принципиально важны;,1 считаем нововведение, согласно которому классы МвС выделяются исходя из механизмов образования вариантных структур (ОВС-механизмы) в составе МбС. Явная ориентация на ОВС-механизмы позволяет единообразно классифицировать и создавать МвС в непрерывном и дискретном представлении в расчете на совокупную, поочередную и комбинированную реализацию. Рекурсивный ОВС-механизм характеризуется пошаговым наращиванием сложности ВС с их выражением через предшествующие версии самих себя. Наряду с известными МаС слоисто-рекурсивного и каскадно-рекурсивного типа целесообразно ввести МвС древовидно-рекурсивного типа, конкретным воплощением которых яеляются, например, многовзриантнге спектроанализатори. Приобъектно-пересчетами ОЗС-кехзнизм отличается от рекурсивного прежде всего тем, что лнбое конкретное множество ВС формируется с опорой' на какой-либо конкретный объект, играющий роль первоначальной ВС. Орактэльны й ОВС—механизм характеризуется самоподобием полого и его частей е их разномасштабном отображении (МстсЫЬгсЛ Ь.В, )

Рассмотрение спектральных анализаторов и фильтров (САФ) в аспекте вариантных структур (ВС) имеет непосредственное отноиенае к многовариантному спектральному оцениванию и к сущности построения ЕысокоэфТектиЕных алгоритмов быстрых преобразований типа Сурье, Хартли, Уолпа (ЕЛО, ЕПХ, БПУ). Отправная идея здесь состоит в том, что спектральным каналам внутреннэ присущи сеойстеэ ЕС. Именно эта

свойства использованы при синтезе большинства известных спектро-анализаторов.

Докапано- что представление спектральных каналов как Еариантных структур должно производиться в соответствии с конкретными условиями и правилами вариантообразоЕания, для чего необходимы разнообразные гЬормы точного и при блюхе иного описания спектральных каналов, опирающиеся на их исходное и другие описания. В частности исходя из исходного аналогового представления спектральных каналов САФ е базисах Сурье, Хартли, Уолиа получены следующие их описания в форме передаточных функций:

р*СР'Т)=г«^т*5 (I)

НпСР,Т)4С1-е"РТ)|^ ; dL.--2f.1i (2)

[гг/2]-целэз часть; исо/^Р.Т~Т/2)^и-е"РТ/2)< С 4 ) "

где Т означает длительность конечных реализаций динамического сигнала; п- - порядковый номер спектрального канала с их общим числом 2п* пли п* ; р - оператор дифференцирования. В дискретном пространстве гместо Т используется объем ЕЫборок с переходом к дискретным передаточным фумкцшш. Формула (3) позволяет рекуррентно "порождать" передаточные функции преобразования. Уолша из начального представления (4). Соответственно (3) каждая п -я передаточная функция САФ Е базисе Уолша допускает простой пересчет в пару {2п,(2г1+1)1 передаточных функций.

Установлено. что при удвоении длины реализаций динамического сигнала соотношение между по ре да точными функциями спектральных каналов Уолиа характеризуется выражением

ипСР,2Т)=иСг/2:СР,Т^4[иС-Л,,Р"РТ3 . ( 5 )

Подтверждением этому служат результаты сопоставления формул (3),(4) с их же вариантом для случая удвоенной длины реализаций сигнала. Кз (5) следует, что вариантность по длине реализаций динамического сигнала вполне согласуется со свойствами спектральных каналов в базисе Уолиа, позволяющими эффективно определять спектральные компоненты реализаций сигнала с последовательно "гдваиьаемой дтггой.

Ка рис. 3 дана опирающаяся на соотношение (5) схема много-в а р II а а I п о г о аналогового спектроанализатора в базисе Уоляа. При аппаратурной реализации идеальные запаздывающие ЗЕенья 0 ' заменяются на реальные звенья. Для получения схемы дискретного спэктроаналпзатора запаздывающие звенья замещаются согласно 2 - преобразованию. Типоеым звеном многовариантного СА Уолша-МвСА^ является, гак видно уэ рис. 3, параметрически вариантный (по запаздыванию) двухномпонантный СА с передаточной функцией

+ (в)

Это есть своего рода порождающая вариантная структура для рассматриваемых форм скользящего БПУ.

Установлено. что спектроанализаторы типа быстрых преобразований являются композициям;; параметричеоки-вариантных структур в Еиде самих спектроанализатороЕ малой размерности. Другими словами, вариантные структуры внутренне присущи самим быстрым спектроанализаторам, а не только объединенным е них исходным спектральным каналам.

Вариантность по длине реализаций динамического сигнала наиболее просто учесть именно б Е1У с достаточно эффективным последующим пересчетом е спектры других базисов, е том числе Фурье и Хартли. Непосредственное же использование последних по аналогии с рис. 3 позволяет получить только частичные спектры со все большей потерей числа их компонент по мерз последовательного уд-Еоения длины реализаций динамического сигнала. Так при удеоении длины реализаций для базисов '2урье и Хартли имеем следующие соотношения между передаточними функциями

Нггх(Р,2Т) = НГ1(Р,Т)^|-^ , (7)

что обеспечивает вычисление только четных компонент спектра реализаций удвоенной длины через спектр реализаций вдвое меньшей длины.

Для математического описания задач оптимизации расстановок некоторых объектов и многоструктурных алгоритмов их решения предложено использоеэть язык иерархических гипергра?ов. Пусть Н - некоторое таопествО мощности Г\Ц : Н = { Н^ ! I» 1,..., Ы, } . На этом множестве зададим разбиение Э^так, чтобы Н21П Н^. = Ф , (VI?=] 11,] =Н,..., М2) ,

91Н = {Н21,...,Н2Нг^ , =Н , < , при этом элементам множгст-аа 0,Н являются подмно.И-стЕа множества Н. Для 2 на множество 9,И зададим разбиение 8г так, чтобы Hj.fl Н^С VI*] 11,]в1,...,

и Нг; «8,н., 8а0лн »■{ Н51, нм.....Н1Ь1}} , < N 1 . Элементами ино-

C.tt.VO

•''Дм ЛИСКРПК0Г0 CA:

е-«*»*-1, e'H4rl

u,ttt

-PT

CIO -СП1КТ(>М1Ъ«Ь',£

КОМПОНЕНТЫ 6

© - onePki!,«* Mrs- .

СЛЗММИРО&ЛПИ'Л с

jiushksm IIS, J

fC-C-ir.LCÏ

Рис. 3. Аналоговый CA Уоша с взрааптяоотью по дивно реадгэоцв& .

ml« ! « < |»ЬЙТО

jlï

1'ппор-р-^ - 'J),его кеазгохяо - <■) и 'гг.^ъчое

жества 0Z8,Н являются подмножества множества 8,Н . Проделаем это процедуру до получения разбиения Bm8m_n...,91H,,:'(Hm1 ^ , состоящего из единственного эле'-ента Н„. .

Определение. Мн оже с тва Н«-{Н . |i»H.....N,} , 91 И я ■{ Н2; | t= ,

N^,..., ... е,Н ={Нт1}

вместе с m -местным предикатом (инппцентором) QmCH, 3,Н,... ^Э^.-.Э^),

определенным при всехН^еН, H2l е 0,Н ,... ,Hm,s называются иерархическим гиперграгТюм гп -го уровня ( m -уровневым !ГГГ), который обозначается: Нт1 = (.Н, 9,Н, .... 8т ... 8,4; Qm) • На pre. -I показаны раэлзчпыо iopr/u изображения ИТ.

Введены также определения пересечения, объединения, разности, композит!;', декомпозиции иерархических rnneprpafton. Показано использование ИГГ для оп?сэн;:я связного взвешенного rpaia и Формализованной модели обобщенно:; расстановки объектов. Рассмотрен IIT-алгоритм формирования наикратчайшей каркасной расстаноЕКИ. 3 качестве примера конкретизации задачи расстановки рассмотрена многоструктурная задача и алгоритм расстановки марок стали по сталеплавильном агрегс.'ам при составлении графика работы сталеплавильного цеха. При этом задача представлена в гида совокупности четырех частных задач: Зд.О -построение граФогой модели расстановки, удовлетворяющей заданным ограничениям и содержащую все множество решений задачи; Зд.1 - отыскание оптимального, по критерию ритмичности выпусков стали, решения на данной графовой модели; Jcj.2 - отыскание к -оптимальных решений;

Ь - построение множества решений со значением критерия не превосходящим заданного значения. Алгоритмы решения этих задач е своей совокупности представляют ?>!АБ, позволяющий получать решения различных вариантов мнсгоструктурной задачи расстановки марок стали, в том числе вариантов 3q.Q-3cj.1 ; Jg. О - 5^.5 .

Алгоритм решения задачи 3д1 основан на идеях волнового алгоритма ,>i!io?n-' погекп кратчайших путей между двумч заданными верия-нр^и rpaia. Алгоритм решения задачи Зд2 использует идеи двойного поиска. Алгоритм решения задачи ЗдЗ опирается на метод ветвей и границ. Г.'оделирование, а также практические расчеты для условий сталеплавильного производства КупметкомбиЕ!ата показали, что волновой алгоритм решения 3д1 превосходит по критерии ритмичности выпусков ранее щдтенявяяйся алгоритм последовательного конструирования решений на 5 * е зависимости от услорнй задачи. Общая схема рееэпия мнсгоструктурной задачи о расстановках марок стали Еключает, наряду с названными алгоритмами, операции, ешюляг-мыэ лицом, ({оркарупдвм решение (JliP). Последние связаны с сзаевезЕвм сортамента, аоклоче-

нием сортамента, исключением или введением дополнительных ограничений, изменением параметров задачи.

¡.'.ноголэтнпй практический опыт проектирования, исследования, сопровождения, эксплуатации автоматизированных систем управления металлургическим предприятием показал, чго АСУП должна строиться "как автоматизированная р а з в и е- а а ц а я с г. система (АРСУ), в которой совместно с типовыми Функциональными подсистема«! действует встроенная сиотемз развития. Главной чертой АРСУ является способность к относительно быстрому наращиванию ели свертыванию элементов информационного, программного, организационного, технического и других видов своего обеспечения е соответствии с динамикой формируемых ею пелей, на основе проведения системных исследований, автоматизированного проектирования новых компонентов АСУ, о тшс;с соответствующего автоматизированного обучения лвизй. Общая схема АСУП центратазованного типа со встроенной раз;::г::.я показана па

рис. 5.

Нного1те71звой характер АРСУ и разнообразие условий ее функционирования требует оргЕНкоапп» совмзстной эффективной работы в е& составе квожеотьа рззног.:дносгой ртгищзщих от^кгур различного назначения - проззводетвеннж, исследовательских, учебных. Теория и практика систем со структурно разнообразием (миогозтруктуркых систем е широком смысла) ягляетсл ддя такой организации хоровс>2 основой. На рис. 5 а,0 чокозяан дев схемы многоструктурной Еодопсто.ми выработки и рвйлзооцпи управленческих рсаений в составе АРСУ. Обе они содержат совместно Фувгавозкгувдчв модзлг;ше или человоко-мо-дольпыз блоки БТРр К'?2> Б*Р„ , формирования росшая». , , ...» , нзилучзае кз которыхИие{и<(и2,....^реализуется ни натурном объекте управления.

Е схеме а) подгозчепяс того или иного ЕФ? к натурному обы:сту управления, то ссл. выбор няплуч.язго рзтзнпя ооу^эотЕЛЯС-тсл на основе сопоставления зэркзнгсг 1>, , 112 , .1!п резонгя с прогнозной оповкой 1'р ретроспективно-образцового ренегат 11р , полученного в блоке форлпэгвв:'« ;; пр0гй03йг-02г3н-»л рСТроОПеКТЕЕНО-ОЙраЗЦОЕИХ ро-пеяеС БТЛРу . Идя схсмы рис. &,б харгктерзо замкнутости есох еойту-ров управления. Нгп^утазе рс У" реализуется на натурном объекте, а все другие ре.-снсл и,'.....\JJJ_, - из натурно-модельном обь-

г-кте, с^зрг'лрона'лно..' г е::д;з грпобъсктнс-дугесчетпой система,которая выдает мод^льнкз о: эйкй У," > ■ • • > Т,*!., еыходов г состояний объекта. Последние, наряду с оппнкзми натурных угграгле::?:: IIк , впглн:;:: вез-зеЗстгйй Vй , ггходов У" . попользуются е оповта аффективное-

Функциональнее подсистемы АС7П ( Цсльэоратели

L_

/Гэкки ЕЗОИМСЯеЙСТЕЙЯ

Ркз. 5. Общая схема рааЕтзаюкс-йся АСУП централизованного типа.

Рис. 6. С::з!и кногосгрукзурного блспа выработки управленческих

* М Л м Л н

ти решений для получения соответствующих значений , С век-

торных критериев оптимальности, передаваемых в БФР и в блок выбора решений, который осуществляет выбор Пн иъ -[и^, и2,..., .

Интеграция БФр£.....Б'5РП Е обеих схемах осуществляется с целью '

экономной реализации вариантных или иегарвантных процедур формирования решений и поЕкшения-их эффективности. Она носит комплексный характер, который Еырахается в использовании единой базы данных, общих унифицированных алгоритмических и программных модулей, общих технических средств, интегрирующего организационного механизма, единого интерфейса и т.п. Затраты на реализацию многоструктурной системы формирования ресепий за счет интеграции могут быть снижены е несколько раз по сраЕнению с автономным построением ое блокоЕ.

Глава Гногостзд-ктурцке Фильтр;.; а анализаторы спектгя

При алгоритмизации кногоЕарзанткых спектральных анализаторов и фильтров (МвСАФ) опирались па их общее предстагноя^о в виде трех последовательно соединенных блоког: МвСБ-многовариангного спектрального блока для совместного определения различных совокупностей спектральных компонент входного сигнала; [,1вБ5-ыноговариактного блохи фглътрецни для совместного опрзделения неоколыих вариантов оценок спектральных компонент полезней соотавяяяхцбй входного стзалс; ' №;Ш-г.'ноговариаптыого блока прзобразоваиая дня совместного определения различных вариантов выходного сигнала. Исходным ародотегло-' и«вм КеСАФ слукпт показанная на рас. 7, где СКр СК2,...,

СК- - обооойюпнко споетрелкшо каналы; Б'Зг, Б^1..... БФ-В - блоки

Фильтрации; Ш*, иР,..., ЕЛ" - блокг преобразования; Ст, С0,..., Сг - спектраяыша кслитвтн входного сигнала; К - общее число спектральных капалов^ы - общее число Еарзагтов ь состава конклит-ного их кк.оязстга; С1. С1*,..., С* - гзрвоагаие спектры, представленное ссзокупьСотя-'т: сдо::';'рольль!х компонент г,со;;::ого сигнала (г чао?иом случоа С1" - С7, а С" ); С^С11,.. См- отфильтрованные. ворипнтшз езектры, предотыал^хго рпелп^ные сококугшоота слоктральзг: компонент полезной состагляшоГ; входного еггнзло; У* .V3, .... У" - гзряакгныа роглззшвз виходыого сигнала; v - сходной сигнал.

Предпт:;2л£.!;ил спг^тролъних кепплев тик вариантных структур (одераторо!;) цоьго^гзг пргмопять цел их обледщбавя беаггеэ КгС. крз : том кз ущетст ог;;;-.!итч";:т:>с" юлько ве.тосредсггешюй (¡.-ход-выходной) интеграцией, л рссгатр:*» с дозл-: рентную вкгсгракш гзраангь'УХ

Рис. 7. Походная схема многоваризнтного спектроаналнзатора •л фильтра (МвСАО)

Рис. 8. Схема рекурсивного МвФЭСЭ (Форма I):

и ("о - исходный однопзраметрический ряд данных с целочисленным аргументом I =0,1,2,... ;

- элементарный оперетдр экспоненциального сглаживания первого порядка; ¡С; у-,..^ы - настроечные коэффициенты;

У^,--- - вариантные экстраполированные оценки

1 трендовой составляющей с разлпч- • ной степенью аппроксимирующего полинома.

Рис. 9. Схема рекурсивного МвОЭСЭ (Форта г):

Обозначения здесь совпадают о рис.8, кроме настроечных коэффициентов, причем Xй ^«Г'.уй-1 . ... уа

Установлено, что рекуррентная реализация'спектральных каналов е экспоненциальном (Перов) и экспоненциально-степенном (JIarepp) базисах вполне соотЕетстЕует МеС рекурсивного типа с рассмотрением спектральных каналов как вариантншс структур при их вход-еыходной интеграции. Лля СА Лагерра ото можно видеть из операторных выражений:

где С1Г1 - п. -ая спектральная компонента в базисе Лагерра для одномерного динамического сигнала Y1 ; т - постоянная времени инерционного ЗЕена; п - размерность спектральной модели. Обосновано, что спектральные каналы в тригонометрическом базисе Фурье допускают только поэлементную интеграции с декомпозицией соответствующих им линейных операторов и динамических сигнэлое. Услоеия элективной е ход -выходя ой интеграции здесь не выполняются из-за аналогового резонатора с изменяющимся параметром dn е зависимости от номера спектрального канала (см. (I)). Вместе с тем Есе каналы содержат общий блок (1-1? РТ), воспроизведение которого должно быть общеканальным, к чему по сути сводится поэлементная интеграция операторов спектральных каналов <1урье. Дальнейшее углубление поэлементной интеграции возможно е дискретном пространстве сигналов н преобразований.

Виделонво и экстраполяция трендов динамических рядов данных с использованием экспоненциального сглзжнЕапия первого, второго и более высокого порядка является широко распространенной процедурой в системах автоматизации учебного, научного и производственного назначения. Тем не менее до сих пор существует "белое пятно" в сеяэи с формированием в применением м н о г о ь а р и а н т н ы х фильтров экспоненциального сглаживания к экстраполяции (МеОЭСЭ). Таковые необходимы сами по себе или, при некотором упрощении,в составе экономно перестраиваемой системы для поочередной реализации одноварканишх йпльтрог. Прежде всего возникает Еопрос-о Еыборе базовой МвС, которая послу ли г общей йюрмой для действительно рациональной интеграции ааривнтных структур (ВС).

Обоспоя^'о утверждение о том, что конкретное множество фильтров экс-поленцаалхяого сглаллванпя и экстраполяции различного порядка впол-ге отображается в общую многовариантную структуру с простой разностной рекурсией в пространстве соответствующих им вариантных операто-

рос линейного преобразования динамического ряда данных, локально аппроксимируемого степенными неортогональными полиномами с возрастающей степенью по мере усложнения объединяемых фильтров.

Применительно к экстраполяции (совместно со сглаживанием) одно-,

параметрического исходного ^яда данных иди, 1=0,1,2,... .операторные Еыоажения ЛЭСЭ11<МСЭП, ФЭСЭ"1' записывается в виде

А?-в1", (9)

, ( 10 ) + 14- М)5СМ] х * .г + [ 28«Ч Б«]. 4 '

_ Р .

где - вариантные операторы преобразования т^с'О в иско-

мые экстраполированные опенки тренда = А* • , А^-и^, А^ .цт., с его скользящей аппроксимацией полиномами нулевой, пергой и второй степени; £=(1-сО; 0<с!< 1-, - коэйфипиент экспоненциального сглаживания; т - целочисленное Еремя экстраполяции; Ь05 - элементарный оператор экспоненциального сглаживания первого порядка = +А[х1с!)-*1с1-о] для преобразования ряда данных 1,(1) в сглаженный ряд данных х/'О ; , й15' - последовательное соединение двух и трех элементарных операторов ё11^ .

Для эффективной интеграции вариантных операторов (9), (10), (II) в рамках МвС рекурсивного типа необходимо, чтобы разностные операторные соотношения |

д-1 - £ а а 7 а^ - л; ( 12 }

^ " А* -А? дА* " дК-^

были е идеале одинаковыми или, по крайней мере, отличались как можно меньше. Положив « 0 и подставив е (12) операторные выражения (9), (10), (II), получим:

^Ы^И*, (13)

( 14 }

Из (13) следует возможность рекурсивного определения Еариантных операторов А^ , А^ , а по индукции в есэх посладупдих операторов А'-,..., А . Конкретно имеем

,0 Л n .1 Д сОЧ

N = 0 ' А1 = S , ( 15 )

~~ ^-аЧь^З-К-А°] , .( 16 )

к": = АГЧГЧь^МАГ-^'] • ( 18 )

КоэМициенты tf"; зэеисят только от двух величин d и т , что

позволяет составить компактную таблицу Еместо оперативной реализации вычислений по Формулам (14) с дальнейшим быстрым _наращиЕаииеа их сложности для при N > й .По аналогии с У - , ïu получено выражение для у - , имеющее еид:

a^^-dt r ]. ( » >

Согласно (15) - (18) для преобразований входной и выходных величин ^ . . .v^" 'справедливы выражения

^ о, S^u, , С 20 ) ,

ч^чГ + ^-^и^Г-СМ, N-IT, (2D

которые полностью согласуются с базовой МеС ка скадно-рс-курсгвного типа с простой рекурсией по первым разностям в пространстве вариантов. На рис.8, 3, 10 представлены различные вззимопреобразуемыс формы МвФЗСЭ, построенные исходя из сделанных выкладок. При наличии аномальных кратковременных помех вместо элементарного одоратора Sw р о тих структурах следует использовать его рсбастиый аналог тяпэ релейно-зкопонепциального пли медпанно--экспононпиалъного сглаживания.

По аналогии о Мв5ЭСЭ рассмотрен класс мнеговариантных фильтров спектрального сглахавеавя и экстраполяции (Meï-ССЭ). Показано, что конкретные множества однотипных фильтров спектрального сглз.^иеоыя и экстраполяции различного порядка допускают точное а ли достаточно точное отображение в многовариентные структуры о рациональным объединением соответствующих им вариантных операторов линейного преобразования входного процесса, локально аппроксимируемого посредством алгебраических и тригонометрических ортогональных полиномов (Лагзр- ' ра, Лозандра, Фурье, Чебы'лзва). Кз подобия структур ФЭСЭ п фзльтров iareppa з^стярсуглр^, что типовые фильтры экегшапцлалдвого сглакаьа-1

гг.ач

Рис. 10. Схема рекурсивного , _ Г/лЗЭСЭ (Сорма 3):

у;.,...

- вари-

антные сглаженные оценки тренда,по отношению к которым определяются его экотрополя-рсванныо опевгау! у514а..мун,

Рис. II. Общее предотавленио многоструктурной обработки данных и сигналов на басе КвФЗСЗ: V - одиопараметрическлй (скалярный) пли мпогопараметрический (векторный) ряд дапных.либо аналоговый динамический сигнал; оперативно выбираемое из число V1 , .... У одно решение или подмножество рошений .

У

Р;:с, 12, Структурная схема 5з:-йнсго прогноз¡гров^якя ,

ния, дифференцирования и экстраполяции различного порядка вполне реализуемы в форме одномерной дискретной системы Лагерра того' же порядка, осуществляющей текущее оценивание, дифференцирование и экстраполяцию скалярного входного сигнала с трендом е еидо степенного полинома и случайной помехой типа "белый шум".

МногоЕэриантное сглаживание и экстраполяция с совместный формированием целой совокупности ретроспективных и прогнозных опенок естественным образом приводит к нестационарным системам с переменной структурой. СоотЕетстЕенно этому ео взаимодействии с МеФЭСЭ (как и любым другим многовариантным фильтром) должен быть специальный блок анализа и Еыбора решений (рис. II), выдающий одно результирующее решение пли, по крайней мере, меньшее число решений по сравнению с анализируемой совокупностью их. Применительно к задачам сглаживания и экстраполяции динамических рядов данных е ходо анализа определяется количественная мера гладкости и точности получаемых последовательностей оценок. Наряду с аналитическим исследованием НеФЭСЭ выполнены работы по их изучению, испытанию, оптимизации настроек методом натурно-математического моделирования.

Б системах аналого-цифрового преобразования и первичной обработки динамических сигналов и рядов данных Еажноа значение имеет подавление, так навыЕаемого, эсМюкта подмены (наложения) частот, колебаний Гиббса и аномальных всплеокор. Операция протиЕоподменной Фильтрации и реализующие ее противоподменные фильтры е аналоговом (АПФ), цифровом (1ЩФ) и гибридном (ГПФ) исполнении ранее исследовались е ориентации на системы с фиксированной структурой. Актуальность соответствующих вопросов значительно возрастает е отнсщонии многоструктурлшх систем, прелде Есего из-за необходимости обеспечить их хорогаую работоспособность на мнояестЕо ¡лагов дискретизации времени и значений коэффициентов децимации.

Рассмотрена и решена задача синтеза аналоговых противоцодмешшх Фильтров, Еа суть состоит в том, чтобы на множествах линейных фильтров ниишх частот и еогое дискретизации определить структуру .АПФ и параметры, для которых показатель сложности (порядок фильтра) минимальное значение при выполнении ряда ограничений.Наиболее простыми е реализации, п расчете на мнокэстео шагов дискретизации времени, получаются АЛО на базо фильтров Лагерра и экспоненциального сглаживания, так как она допускают рекуррентное воспроизведшие с постепенным наращиванием полосы пропускания.

Ракомоптоваяо о келье упроцонвя реализации /ЛФ ексокого порядка па-к;зяпть его табрпдшк фильтром, другими слогами декомпозировать задачу пропзьоггодмепной фильтрата на дне подзадачи, рапшемыс г кепре-

рывной и цифровой части системк помехозащищенной обработки динамических сигналов.

В качества №5, ЦПФ более предпочтительно использоеэть фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры), ток как для них эффект размывания импульсных помех ограничен интервалом памяти. В сеязи с этим рассмотрена и решена задача перехода от фильтров с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтров) к КИХ-фильтрам, а в более общем плане от Б'/Ж-систем к КИХ-системам. Токазано, что расчетное исключение из еыходного сигнала линейной ЕИХ-системн х^^*} свободного движения под влиянием та-

ющих начальных услоеий на момент времени "Ь-Т,, (где Тд'- требуемый интервал памяти) строго эквивалентно получению сигнала КИХ-системы 1КИХС4) с соответствующей памятью и импульсной характеристикой общего ейда:

те 11ВихС0) - импульсная характеристика БКХ-систскы; V - пормпрую-циЯ множитель, вводимый для исключения смещенности еыходного сигнала КИС-системы и определяемый в форме:

Сделана конкрзтизация общих представлений перехода "БИХ-ШХ" 'для трех типов операторных систем: обратно-дифференциальных, дифференциальных, систем общего Еида. Для облегчения построения КЛХ-систем по предложенной методике сформирована таблица базисных функций, используемых при переходе "БЛХ-КИХ", для типовых ЗЕеньев автоматики, а таете экспоненциальных и полиномиальных фильтров.

ШМЛ- Алгоритаизптая.мкоговарпактного лва-щ^^едм -^боргду^юс, аат?з.уе?оов <?игратто? г ряяор_

На основе анализа известных структур прогнозаторов расчетных показателей предтожэпз обтцая схема двойного прогнозирования, рис.12, которая обеспечивает ^ксокузэ точность прогноза б усложненных условиях (костспгокзрность, ггомехоискзженностъ рядов данных). Схема прод-стярляст собой конкретный пример непосредственной (вход-выходной) ул-тегр'цни вариантных алгоритмов прсгпоздрогани". Г; данной главе рассмотрены различные интерпретации схем:: двойного прогнозирования применительно, К' системам пвтематнззпин метал.тург:"г-?ских о'юг.то::-.

( 22 )

5я V £ Кб«ЧС0И8

о

Представлено устройство для прогнозирования расчетных показателей, описываемых дробно-рациональной функцией (удельные расходы сырья, производительность, осноеность материалов, рентабельность). Приведены результаты его моделирования, которое показало, что точность объединенного прогноза ( по критерию СМО ) на десятки процентов Еыше точности отдельных каналог прогнозирования. разработана методика синтеза прогнозирующих алгоритмов экономного компенсирующего регулирования инерционных объектов, опирающаяся на использование, так называемых, динамических показателей эквивалентных возмущений (ДПЭВ), Методика предполагает аппроксимацию идеальных (теоретических) алгоритмов экономной компенсации контролируемых возмущений с помощью практически работоспособных прогнозирующих компенсаторов, Посредством приближенных аналитических преобразований идеальных алгоритмов и численного моделирования с использованием натурных данных получена схема многоструктурной динамической системы оценивания и компенсации входных возмущений доменного процесса,рис.13, которая позволяет реализовать .несколько вариантов алгоритмов оценивания и компенсации.

В качестве наиболее полезной интерпретации общетеоретических достижений в области эффективной (по критериям затраты-результаты) компенсации воз,"лущений инерционных объектов управления предложено встречное, обратное по Бремени, сглаживание временных рядов исходных и расчетных данных. В непрерывном Бремени прямому и встречному

сглаживанию соответствуют интегральные выражения: т . т^__

чм=Хч(в>-*а+в)е18, (23)

характеризующие получение результатов ,x(t) прямого и Еот£вчного_ сглаживания динамического сигнала хсЪ с Бесовыми функциями 4(0), ЧЧ8), с конечной "памятью" Т. По аналогии записываются алгебраические выражения для дискретного времени.

Сформулирована и решена задача построения фильтра встречного экспоненциального сглажиЕания, передаточная функция которого имеет

- % ~ V [Т,ехрс-т/т<у(тгр^)-тгехг.с-т/т,уст1р^1)-е"'т ( 24 )

' CT2Р + 1ХТ2Р+- IXTj-T, -T.expc-T/Tj', + T,'?ip(-T/T, ) где Тл , Т2 -• постоянныо времени инерционных звеньев, Т - интервал памяти идеального фильтра. (

Разработано адаптивное двухканальное устройство компенсации контролируемых возмущений, конкретизирующее схему, представленную на pro. 13.

Рис. 13, ''чогсструктурнал сигкмт оценивая ¡я к компенсации

K0'.ríp0';;q:yeiiK;c зоэ>у1ГЛкй•

Создана методика синтеза алгоритмов расчета ДПЭВ, использующая расяостное представление обобщенных технологических показателей (ОТП), таких как основность, рудная нагрузка и т.п. В формульном виде1многие из них содержат составляющие или сводятся в нелом к выражению X =X4/Xj , в котором числитель Хч и знаменатель Xj яеляются алгебраическими функциями полиноминального вида.

Разностное представление 0TÎI формируется путем его разложения я ряд согласно следующей схемы: дх0™ = = дХ°чтн+(1дХ°;ньХ°тн)п + £ ;

тотн\м + '1 ( ) - кх;тн|<1 ,

в которой t - остаточный член разложения ;дХ°тн=дХч/Х* и относнтельные значения приращений числителя и знамэнателя ОПТ ; X* , X* - заданные извне значения числителя и знаменателя;Х*=Х.*/Хj-задонное значение OUI.

Задача прогнозирования продолжительности циклических производственных операций б металлургии имеет важное значение для систем сменно-суточного планирования и диспетчерского управления. Типичным примером является прогнозирование продолжительности мартеновской электросталоплавильной, конвертерной плавки. В первых наших работах структура прогнозатора длительности предстоящей плзеки имела вид:

= 2! ■ x_ct-k")+ н'с [л, n *!+- z. с* v"; ■ (25)

TQ - длительность плавки базовой мары: стали; табличная

зависимость приращений длительности j,î -ой марка стали-но отношению к длительности базовой марки с учетом "возраста" печи; {Ч;} - информативные признаки; Cj - коэМипиенты. Недостатки (25) - пониженная точности в периоды пород и после ремонтов печей, невозможность оиснить ожидаемую длительность при заданно:.: нормативе т*(0 - устпо-нены в ЦЕу>л%аиальво« прогнозаторэ. Б первом канале реализуется алгоритм :

ItEléJi, ( 2б )

k- iujn, д£ , если |дс!>^ ,

= k^d^i; Sti-n*t44î-i)-1*ct-n,

где - огеако длительное т.: i -ой пяавкз, t*(H - •{¿кгическл .

длк'^.-ьность; iij,'-.. g. - коэ'Лппиенты. По втором канале регжоустсд î..tt jp.) tij :

ÎC*iîî-- ^tVi)*а/с" г('0 •»CijiT'£(h ; AT» Z YO-TV."i>.

Но выход устройства выдается объединенная оценка

скользящие оценки дисперсии ошибок прогнозирования. Вторым примером прогнозирования длительности является адаптивный экстра-по'гстор, реализующий идею цвухконяльвого прогнозирования с взавко-обучением каналов.

Нормативную (заданную) продолжительность произродственных спэ-ро'гзй целесообразно опрзделзть п соотгетсгвиз с концепцией восста-яс^ятг т"ко-грогчо?нруя~;е:: олюрятяясяяян. Соствстствуадсз устрой-етзо ропглзузт елодувшзе действия: р-зтрсс:хо;отвпое восстановление раписнпл.'.ной да 1Толкшств оконченной оиеравзв, приведение ей к Са~ ZQZ\'" услов'/тк, экстраполяция прзгедзкяоЛ дяятельноста на один саг зперзд, переход от созевьх уолсяяя :с уолоскя;.! продстолцеЗ сттерзгян.

Розргботаа прогнсззтор длин« рзскотз для системы езтзмзлького раскроя ¡¡а сорта"»! прокатногс отане, ЕхлшадозЯ ШЪ в видо мюгэ-калалтного экстра полутора. Методом глододзроЕаняя исследованы рзз-лнляяя с-ггерзс*« экстраполяции: »дакявкиЛ, гз'ййпо-окопонеппюль-н'я: (7,П портдкя), с'кптзтяиЗ рзлейпо-эхзлсненпяальяяй, различные злггргт»/н с переменно:! структурой. По:".;яояо, что последние ггдовт на 10 •:- ТО?" более пксокуэ точность прогнозирования. Решены вопроси тохяялесяс'г рсаяаэявхи прохаог;ягорэ на урогко изобретений,

В кя^естго коякротаого примера глогс: яряого двухкзнашюго ярз:-зсзарогззвя рассмотрел-- задача прогяозз предпочтений ляца, кормпрукгего елгк.'ольпоз по век?орзс:.:у ;:;г.;тор;:ю плановое ресояао (Л-Р). При отс-л предпочтения ЛОР, згЗзксвроЕзшше в плановом рсаэ-гс»к, годлт-зстеонио описыгптся с гсто.-д.» ко^рТжинептоЕ уступок;

- (27)

ге:.- Сч - гчгпгтао ] -го частного крзтория оптимальноезл, созт-?г> гс^чугг.гд I -г.-у периоду работа проаз?озствеавого объекта; И;; -ллезу "ялъязз зпа'-нге З'.сго г.о хрктзркя, получение!» пгп оятрг/зэ-лля рспзяп до ^"яаяр? лрлтгрял) при исключении везх ляугяя: кгитс— ря^з ^ - -лаггаз-л лгя зя^пля ::р::зпр::я 0; , лсяуолз'-'лл*

с<'р«;го- алия:.'.; аздаля нляляралалял:. Дй/.сзпогйпвй ярогяоазтар рягпо-

злгт:"." пзлтоллгл г.т**свч (гергя? канал) и ялгл-

Г.'зм ггзгг'-зяногл я':сгояся-""1.'::-г^го слл':',::>злля '-торой лаяая). лсняр-аллй гягя'-зр прял ея;лл ~ 'р ягязсаязра сгязал с яал.а-ч-зй саз тал-ягняя оутя'я-"? р-яя.ллл.глаяллзлях лзлзз !7У. я яя ал-

ял'-ляг;чяой по чпя"

Глава 4. ГТостяногкп. дегсо'чтозигг/я я пете.ние поо<1лемц построения согласованных рпсжсэтИ производственного

комплекса. .

Обширный обзор процедур и систем построения заданий и расписаний на металлургическом предприятии позеолил выявить тенденцию на создание человеко-мааганшлс систем планирования с участием лиц, формирующих решения (Л$>),в лиц, принимающих решения (ЛПР). Такая тен-» донгая обусловлена сложностью, многоструитурностью практических задач формирования и принятия решений. Ка рис. 14 представлена общая схема человеко-машинного процесса решения типовой многоструктурной задачи производственного планирования, созданная на основе обобщения как собственного так и мирового опита, сосредоточенного в доступных публикациях. Схема содер:;с:т МАЕ 'Ьормирования ЕариантоЕ реще-ний, соответствующих различным конкретизированным структурам практической зада чт! планирования.

Выполнение заданий б многозвенной многолродуктовой производственной системе требует координации, согласования работы звеньев этой системы - цехов, участков, агрегатов и т.п. Задачи координации приходится решать как на этапе составления производственных программ (планов, расписаний), таг. и но этапе оперативного регулирования хода производства, с полью выполнения програ:.г", Из-за большой сложности современного производства на практике приходится строить гелий ряд иерархически взаимосвязанных расписаний, отличас-дихся друг от друга интервалом планирования, стоненью детализации. Ка продолжительных интервалах (квартал, месяц) строятся укрупненные (агрегированные) расписания. На более коротких интервалах (декада, неделя, сутки,смена) расписания более детализированы, они точнее определяют моменты времени, количества и другие характеристики. В данной главе проблема построения согласованных расписании (проблема программной координации) конкретизируется как совокупность задач построения месячный расписаний работы комплекса "сталь-прокат" на примере ЗСЖ.

Предварительно вбодзн ряд формальных понятий, таких как граф производственной структуры комплекса, производственные элементы, которое характеризуйся множеством выпускаемых продуктов, совокупностью вход;;!— продуктов, емкость»* отображением "исодвно-вкхпднда продукты4, оператором <Ьункпвснированвя, множеством осноБакх и вспомогатель-шгх тетнолсшй ■ Различаются три Формы представлении расписаний: до-тал'.-? '..ро.'-заноо, ргуогйрованпоэ по иктергалам времени, агрогпролаиное ЬС. ПО ИНТар£Г:ДЗ.-! ЕремСьИ, но и по мноаэотву проза^одотЕ^ззвх

Проблема программной координация рассматривается следующим образом. Дано: структура комплекса "сталь-прокат", плановые задания, установленные вышестоящим центром, нормативные длительности транспортных операций между производственными элементам!, график ремонтов основного оборудования, прогноз состояния объекта по стартовый момент Бремени. Требуется построить нормативные согласованные расписания работы элементов комптэкса так, чтобы оптимизировался векторный критерий (включающий затраты на переналадку оборудования, трудоемкость выпуска продуктов, количество побочных (нсзакоэных) продуктов, ритмичность гТуупкпнокпроЕапил' системы), каждый элемент был обеспечен необходимыми входными продуктами, учитывались технологически огрзкнчзння,выполнялся план по валу, прибыли, рентабельности, учитывались начальные условия.

Декомпозиция проблемы осуществлена с учетом ранжирования оде-г/ентев задания, агрегирования производственных операций, использования емкостей (складов), промежуточных целей. В результате получены следующие честь задач: построение расписания ЯТ1 для сортопрокатных станов, оптимизируемого ко критериям затрат времени на переналадки и ожигаемого количества.побочных продуктов; построение агрегированного расписания $Т2 для конвертерных цехов с ориентацией па ритмичность шщускз продукции; построение агрегированного расписания 1?т5 для блккзпга и заготовочного стана с оптимизацией критерия трудоемкое::-? ггпуска проката; построение детализированного расписания Ят4 грог'лткз заготовок дуя сортопрокатных цехов (критериями являются: коот-'ст^-о позлтгазэнных продуктов, реэорв врсмлди для их рзалазакш); а«т:>яя38път той част;: роедясгния Ятз , которая связана с ыроизвод-этгег товарных йтмсог, слябоз и заготовок; легализация 1 в части спрепзлдпдя очсродиостн выдуаъз стз£зшив1ш.я1з«з лгрегагзми проектов, пдля пгсолчеяй.? заданного сортимента по маркам стали.

Подробно рзсс..*!»рзЕЗ задача построения 1?т1 , яп.:г.;::аяся тняич-всего г-засоегкэ гот. Чп;:овзко-:сг\иа-?п предеду-длг: г с сптует."-г..;!.".: п.-рл.:": 1с:ес\? ""'Г-'срмх ."л; -.;•".":•.■:■:•_;:-':: Пр:.";гу,-яэ рис. ;.">„ С;-а ддд'гг;':' д.;гср::г:' г", г', ^ \ , др ддд.'агля-;: ■!.": сгссй ."огострз" гонерзгог деред-.":,': ^-пс;; гдедд-т ко,. д^дДо- одддмддд-доог;. ''■■Г'.г..тсгз:и:^:с ч ддттзлпонрод.тпп:::: досддд^датсд^ссд":? 'о о" ¡¡¡.о-: сдого:"^;:.!' ■: сяэрдди': ;г; с.-ртег.рожлтн:'.: стл:;ог. Гот ид:: 'дед • етр;.'.;-;. : ^ дд'дгдэтед з:г; -^г (д д.дстл дд ддо^.отд . еддддгд:! ;; ст'-¿•о: "о.:::соз па м^с.-зстло критериев оыгд-}. :зддг"') т;о рказониэ ЛД? о педодд-ю блоков ддреклзчо:;;';: Шр ГГ.,,

БЛ,

6П,

Л П Р

Дополнит I«к

«ПООГМЛЦИЧ

Л <Р Р

Алгоритм апр*^АГНИ«

6'

«и

к?. ад

ИС10ДМА9 ИНФО»«»Ц»31

Рис. 15. Схема решения еадачи составления расписаний для сортовых станов.

о

J

Рц;, 16. Схеггк иргц&у ра составлен;« позиказных планов

Алгоритм Ф зарсризе? Нормирование расписания исходя из ба ,6° , плана по валу, нормативов производительности стонов, из графиков их ремонта, начального состояния производственных элементов. Ha еыходо Ф имеем агрегированное RT1 или детализированной RT1 расписание, которые проверяется на соответствие ограничениям (йлок Д), оцениваются по векторному критерии (блок Q ). Оператор О осуществляет провор1'?; условий прекращения итераций и оформление расписания. В блоках , г° используются методы перебора вариантов, готвей и границ, "бл^а/шего соседа". Агрегирование операций по продолжительности перевалки волков осуществляется с при,'.гонением классификационного алгоритма '"Спектр". Рассмотренная схема реализована в автоматизированной системе месячного планирования работ;; комплекса "сталь-прокат" ССЖ.

Е.Ш5—Гп?ачп построения и использования многоструктурной

комбидпта .

Применительно к АСУ ЗАКАЗ рассмотрены и ротоны задачи: формирования сортЕмепткол загрузки прокатных цехов, построения месячных позахззных планов, построения и использования адаптивной системы баз данных. Первая задача связана с построением протокола сортзмент-ной загрузки прокатных цехов на предстоящее полугодие, квартал и ре-паегся на основе принципа согласованного планирования, учитывающего обобщенные интересы потребителей и интересы данного предприятия.

Вторая задача состоит в распределении квартальных объемов каждой позиции заказа нэ металлопрокат по месяцам планируемого квартала, а такко в оперативном пополнении и исправлении месячных списков заказов по мере поступления новых заказов или изменений к уже принятым заказам. Векторный критерий оптимальности вклэтает: трудоемкость 015 позатагньт планов для каздого J -го прокатного стана

Q15 = max | | А,. - , 1=1,2,5 } —-»min ,

где Alr , Аь; - трудоемкости заказов S -го стана ( J = 1,4) в г -ом квартале и в I -том месяце; количество "носаказного" металла

где , - расчетное количество незаразного металла для j -го перодола, з i -см месяце и Г -см квартале; размер Q5 роомогяих птра*ов Ш& за неравномерность и несвоевременность поставок проката

I. Ш4 —»- min . Для решения второй задачи построено мно-глстго управляемых Л'-'-Р элгорзтг/ов, камдый из которых соответствует

своей груше заказов Zjp, Z*r, Z jr , Z , ZSiP , риг. 16-.

. Разработан трехкональний алгоритмический блок адаптации баз данных АСУ ЗАКАЗ, г>строенный в соответствующую СУБД. В первом канале решается задача реорганизации базы данных ПОРТФЕЛЬ ЗАКАЗОВ с пелыо экономии памяти, во втором канале решается задача оптимизации размещения базы данных НС И с учетом частоты обращения к записям, е третьем канале решается задача формирования и коррекции базы агрегированных данных, обеспечивающих быстрый ответ но оперативные запросы пользователей.

Эффективность блока адаптации исследовалась по критериям затрат памяти и быстродействия методом натурных и натурно-модульных экспериментов. Установлено, в частности, что база агрегированных данных позволяет уменьсить время реакции с 5 * 10 минут до 2-3 сок.

Глпгя в. Посторонне и использование многоканальных имитационных обучающих систем

На основе анализа известных подходов к построению АОС и привлечения теории многоканальных активных систем разработана и реализована концепция многоканальных имитационных обучающих систем (МИОС). Последняя включает следующие'основные компоненты:

- Организующий центр, вырабатывающий координирующие, стимулирующие воздействия,

- Параллельно пГ'.ункцпснпрующие каналы выработки решений, в числе которых есть натурнодействукхдий (рабочий) решающий какал (РРК), нормативный решающий канал (HPK) и несколько обучаемых реаа^щих каналов (ОРК).

- Объекты деятельности (натурше, модельные, комбинированные), по отнопеш!» к которым решающие каналы вырабатывают и реализуют своп решения.

- Ыногоснязную оионпЕаю'лую систему, предназначенную для совместной опенки о^ективности решений РРК, HPK, ОРК.

Натурный решавший канал играет, с одной стороны, роль источника информации для построения и функционирования других компонентов ЫПОС, а с другой стороны - роль учебного канала, используемого для повышения квалификации работающих специалистов. Нормативный решающий канал реализует правила принятия радений, построенные на действующих инструкциях, ГОСТах и других документах, а такие на основе конкретизации теоратгчэских разработок и обобщения передоього опыта управления. JTK Ь'глпшег в себя мн его вариантную учебную имитационную модель (У1;'/.':!), г^спрсиэ^сдяоур для обучаемых предает освоения по схема "от

простого к елейному". Для стимулирования деятельности решающих каналов и взаимопомощи модцу ними используются оценочные показатели рп вклада каналов в достигнутое системой состояние. Примером таких показателей является выражение:

Р"= d1Qrt-d2!Qa-QH|-djI[Qn-Qm|, ^m ( 28 )

где d^, _ коэффициенты; Qa, Q"^ QH - эффективность решений п -го,

m-го и нормативного реяакщих каналов. Подчеркнём, что третья составляющая показателя поощряет взаимопомощь иеящу каналами.

Рассмотрен конкретизированный алгоритм трехвариантной УчИМ применительно к задача выбора управляющих воздействий для предстоящего производственного цикла на основе информации о ранее выполненных циклах и известных условиях протекания нового цикла. Разработаны и применяются в учебном процессе СШ конкредяыэ примеры ICíOC в виде учебных игр, тагах как "Прогнозирование", "Ресурс", "Шихтовка ","(Лея-сг.'онноэ взаимодействие". Установлена значигельная.актпгизация обучаемых до сравнению с традиционныш лекциями и практическими заняти-

ЗАКМЯЗНИЕ И ВЫВОДЫ

Развиты теоретические основы построения и использования много-отруктурних. алгоритмических блоков (НАБ) е состзго комплекса много-гпрданткых, многоканальных и многорзжи.мных подсистем АСУП и ДОС. ;йждый из 11АБ представляет собой конечное множество Функционально за-вдржонндд: алгоритмических структур, отнооядгхся к конкретной функцяс-ппли'ой подсистеме, являются пФгТ-зктявящ! средотзом дал построения поз!я: автоматизированных систем, сбхадэкдик высоко л эффективностью в существенно нестационарных условиях, способностью ;;. о-дгооазЕптию" а поззолтатах осуществить интеграция прсаогодотвеняшс. проектво-коа-сгрукторсягах, иеслэдодатольскзх, псяытзтольяо-нзлаяоч;:их, удобных в tpyrax i.'pCuGCOCB. работа рдзвигдет "орспокгинноо тгорзтичос-

~.сэ а практпчосксэ направлен;? "Системы до структурным разнообразием", тюгогзепзсо тагап фундаментальней разработкам;! каа системы с г:орзм<.диюЯ структурой, бинарные ссстэми, сдстгми с "поговвргант-дгЛ струкдурзд, гибкие системы.

i.

T.I. К"зсс:.^!!»дзп и понятийны;! инструментарий систем со етруктур-;дд; гздподбрдддзм следует строить исходя ас бззегшх структур, из-

ханвзмоЕ, порождающих структуры, режимов функционирования структур, результатов, формируемых множеством структур.

1.2. Целесообразно в первую очередь использовать три типа многоструктурных алгоритмических 6локое: многоЕариантные, многоканальные,многорежимные. Причем для первых весьма плодотворным объектом исследования яеляются многоЕариантные фильтры,экстраполяторы, спектральные анализаторы, для вторых - многоканальные прогнозаторы, идентификаторы модели деятельности обучаемых, для третьих - алгоритмы формирования заданий и составления расписаний в диалоговых системах. 1.3. Конкретизации автоматизированных систем со структурны!,1i разнообразием следует уделять первостепенное-внимание, ибо без нее данная область исследований будет лишена конструктивности. Известным примером такой конкретизации являются производственно-исследовательокие системы. 1.4. Важным направлением исследований следует считать анализ известных алгоритмических структур с целью еыяелонйя многовариантности, Ескрытия правил порождения варианта-алгоритмов. 1.5. Важная роль принадлежит созданию ( обнаружению ) новых типов структур, в частности- графовых структур, одно из которых - иерархические гиперграфы,рассмотрена е диссертации. 1.6. Комплексный подход к созданию автоматизированных систем со структурным разнообразием целесообразно реализовать ¡сак многоэтапный процесс, Еключанций модельный, натурно-модельный, натурный этапы.

2. Выводы по прикладным разработкам.

2.1. Многосгруктурныо алгоритмические блоки яеляются осноесй для разработки ноеых технических решений на уровне изобретений, в частности по многоструктурным фильтрам,прогнозаторам,идентификаторам, сп ктроанализаторам. 2.2. Обобщенная схен.:а деойного прогиозироЕа-ния расчетных показателей информативных парамэтров рядов данных послужила основой разработки серии зфЬоктипных прикладных алгоритмов прогнозирования эквивалентных возмуцони»:, деятельности производственных опараций, раоходных коэффициентов и коэффициентов еытяеки металла, предпочтений ШР при выработко шзноеых решений. 2.3. Разработана базовая структура системы помехозадищэнной обработки динамических сигналов, включая блока подьвлания эффекта подмены частот, многсструг.тураая разновидность которой построена с использованием многовариантнше аналоговых а цифровых фгльтроЕ и коммутирующих элементов. £.4. Реэрабстаао алгсришчесиэе обеса&чэнве для свотеи выработка производственных садапзй в составления расписаний тог^ивтадгЕО к слоыпи проазводогвоЕНКы кошшбхези, *скьа как коу-

плэко "сталь-прокат". 2.5. Разработана и конкретизирована общая схема многоканальной имитационной обучающей системы (ЬКОС),которая характеризуется встроенностыо в действу иду» ЛСУП и функционирует на основе пртшиипов комплексности,нормативности,разнотемповости,много-структурности.активности,индивидуальности учебного моделирования.

3. рыводн по практическим приложениям.

3.1. Конкретизированные представления систем со структурным разнообразием служат плодотворной базой для совершенствования изобретательской, проектной, исследовательской, учебной, деятельности.

3.2. Диалоговые системы репения задач производственного планирования являются обобщенном и совершенствованием правил работы опытных производственников и допускают различные уровни компьютерной подготовки лиц, принимающих резания. 3.3. Разработанные технические решения по системе пемехозащищенной обработки динамических сигналов, многоканальным прегнозаторзм, многовариантным фильтрам и спектро-аналпззторэ:/ допускают енрокое распространение з различных отраслях промилленностп. 3.4. Техннко-эконокичоскэя. эффективность АСУ с мно-гоструктурпымн алгоритмическими блоками характеризуется возможностью реальной и, притом, акочекпчкой интеграции производственной, исследовательской и учебной деятельности, быстрой окупаемостью затрат на г/отоллургпчесгсих предприятиях, высокой конкурентоспособностью.

Фактический долевой экономический эффект по результатам разработок составляет 733 тыс. рублей в год (по состоянию на 1990 г. - 91 г.).

По тема диссертации опубликовано 125 рзбот и 13 изобретений, вклчгтая:

1. Масловский H.H., Авдеев З.ГТ., Кулаков С.ГЛ. Оперативнее управление ко'-^.т'т-.со" мартснсгских печей // П^.эуя. Черзп мстяллургил. -KG9. - S 2. - С. К'ЫбО. - 5 3. - G. Í62-IPG.

2. Ä2WC2 З.П., Езтусопко B.Í., Кулаков С.М., -!згяк К.И. Прогноззро-гг:«по «лзтсл^ясогз мартеновских шхр.бок // "Лзк.вузов. Черная :/е~ тал.гургпя. - 1989. - ü 10. - С. 172-174.

3. ¡Сушкой СЛ.!., Евтушенко D.O., Xsösk Ii.К. Построение прогнозаторз дл"тол1;:;;отн мартеневекпх ялчеок. // Сб. Вопросы оптимального управления г черной уэтожгургкг. Новокузнецк: Сиб!,С!,1969. -

- С. 37-42.

•i. 'йоловскнй П.;,;., ::эрон В.Д., Авдеев В.Л.. Кулаков С.".:., Евтушенко З.Ф. 0 re-xovm ззлрч опэрзтпгпего управлс-ния г/этэ.тлургя'поки;.:

производством. // Сб. Оперативное управление производством. Ы.: . Наука, 1971. - с. 92-96.

5. Кулаков С.М., Киселева Т.В. Применение экспоненциального сглаживания для прогноза длительности мартеновской плавки. / Изв.вузов. Черная металлургия. - 1972. - 1Ь. 8. - С. 173-175.

6. Кулаков С.М., ИзаакК.И., ЮркоЕа A.C. О критериях ритмичности работы мартеновских цехов. // Сб. Вопросы оптимального управления в черной металлургии. - Новокузнецк: СМИ, 1969. - о.75-78.

7. Кулаков С.И., Зельцер С.Р., Конева С.Ф. Сравнение типовых средстЕ представления информации. Гзв.вузов. Черная металлургия. -1973. - Ü 12. - С. 143-146.

8. Видяйкин Ю.М., ИзаакК.И., СухачеЕ В.Э., КулакоЕ С.М. Планирование мартеновского производства с учетом состояния печей. /Сталь.-1973. - К II. - С. I041-1043.

Э. Евтушенко В.'т)., Рльиов К.И., Кулаков С.М. Формирование очередности обработки слитков для группы прокатных станов. / Изе.вузов. Черная металлургия. - 1973. - № 6. - С. 154-157.

10. Кулаков С.М., Зимин В.В., Гуревич А.Д. Диалоговый режим работы человека и ЭВМ при программировании работы прокатных станов.

■ // Тезисы докладов 8-ой Всесоюзной молодежи конференции. - М.: Чермотин^ормация, 1974. - о. 172.

11. Кулаков С.М., Зимин В.В., Гуревич А.Д. О функциях человека и ЭВМ в процессе составления плана. //АСУ горно-химических предприятий. - Киев: Знание, 1975. - с. 10—II.

12. Кулаков С.М., Зимин В.В., ГуреЕич А.Д., Погиба В.Т., Изаак К.И.

Взаимодействие человека и ЭВы в процессе выработки решений.

// Кзг.вуз. Черная металлургия. - 1975. - 1Ь 8. - С. 153-157.

13. Авдеоа В.П., Кулаков СЛ.!., Ззльцер С.Р., Столяр В.А. Обучение приемам управления на основе ретроспективного моделирования действующих систс-м. / Pei). инф. Некоторые проблемы методического обеспечения автоматизированных обугавдих систем. М.: KiiIIB.3, 1975. - 15 с.

14. Киселева Т.В., Авдеев В.П., Кулаков С.Ы., Шаек К.И. О моделях прогнозирования длительности сталеплавильных процессов. // Сб. научных трудов. Совершенствование технологии и автоматизации ста' лешюрялышх процессов.Межвузовский еып. 13. Магнитогорск:1975,-- С. 10-15.

15. Кугушип A.A., СолоЕьев В.И., Чосноков Н.Ф., КулакоЕ С.М., Зи-. млн В.В., Гурович А.Д. Систола месячного шинирования работа

комплекса сталь-прокат // Черная моталлургвя. Бътлотень научио-ТОХКИЧЙВКОЕ гибормацир.'- 1Э76. - .'5 22. - с. 43-44.

16. liugushtn A.A., Solovyov V.J., Kulakov S. И ., Zlmin V. V. Drawing up of month schedules for „ steel-rolled metal" system, Algorithms jor production control and Scheduling p-occedings , Proceedings, Karlovy Vary , 1976, p. 20Э-213.

17. Кугушин A.A., Чеснокоп II.'*1., Соловьев В.F., Зимин B.B., Кулаков СЛл. Планирование производства в системе сталь-прокат.

/./ Сталь. - 1978. -.'5 3. - с. 260-272.

18. Кулакоп С.!'., Зягяп В.В., Курхшстково Г.И. ^ормяровгняо нормативной ян'Тормаця.; в спстеке оперативного планирования. // Изв. вуз. Чорвая металлургия. Л 2. - 1978..- 144-148 с.

19. Хугувш A.A., Зимин В.В., Кулаков-С.М. Программная коордзпашя работы комплекса "сталь-прокзт". // Изв.вузов.Черная глзталтур-гяя. - "7 Ю. - 1979. - С. III-II6, -'г 8, 1980. с. 100-106.

¿0. Кулаков СЛ., Гурьэва Д.В., Зельцер И.В. Оцэака точности ис-поянея'/я задания по- сортттенту в конЕертерних цехах. // Изв. вузов.Черпая металлургия. - :з Г2. - 1079. - о. 127-130.

21. Куяуагян А .А., Соловьоп В.it., Белостоцкя.! A.A. , Кула ков С. 1Л., Зимин В.В. Опыт создания и эксплуатации автоматизированной снс-тс-.як планирования и управления металлургическим заводом./ Доклады 6-го магдународного семинара. ЧССР. Карловы Взры, 1980. -- 12 о.

22. Кулаков С.М. Процедуры нормирования планов я расписаний на металлургическом заводе (обзор) // Известил вузов.Черная металлургия. - 1931. - 10. - С. 138-150.

23. Кулаков С."., Щелоков S.A., Дуценко ¡O.A. Прогнозирование длвин раската г система раскроя мотзллз на оортовоя стане. // Изв.вузов. Черная геталлуртг. - ü d. - I9SI. - С. 132-135.

24. Кулаков С.Ц.,. Киселева Т.В., Кзаак К.II. Игровое обучение правилам шихтоеки мартеновских плавок // Изв.вузоб. ^ззяа-т металлургия. - 1983. - № 2. - с. 148-152.

2*3. Кула я ов С.М., 2г.:«зн В.В., "яллер В.Л., Голубовэ Н.О. О ь'эгокэ-тияоскоЛ структур:-п5ШИ1 задачи разоязхя квартального портфеля

'-згов. // »'"ü.ßjsos. ч^ря?'1 мзталлургял.- 8.- 1284, с. 157- 161, № 10. - 1954. с. 119-123.

?.6. флакон С.М. Ро2ЕЯгЗ"з:аол КУС празгрялгяя (кзнпспяяя.струя-гуря!Р--пяя, поя.яплп;: разработки). / Тозгсы доглздов У Ьсесоюз-г,сго соеззовзл по проблемам управления. - Алма-Ата, 198-2. с* ГЯ-1С2.

27. Самая Б.В., К;;;а;:ог С."., Эямяяз К.А., Пяуясн Б.Н. Ъмбоа мзталз ясзтуяа--в c?c70f.v3 угтрззлзаия багамя лаяня;: "Г'Л для А1'У ЗЛ'1^.2. // Гза.вузог. Чяа-;;;:т "з г-лтуряяя. - Л 12.ГГ-У,. - а. 109-ГГ2.

28. Зимин B.B., Зимина К.А., КулакоЕ С.М. и др. Использование априорной информации о портфеле заказов при загрузке баз данных АСУ ЗАКАЗ. // Кзв.вузов. Черная металлургия, - Г» 2. - 1985. -с. 122-125.

29. Кулаков С.М., Зимин В.В., НоЕокрещин Б.Г., ГолубеЕа II.Ф. К разработке организационного механизма АСУ подготовкой данных.

// Изе.еузое. Черная металлургия, .'в 6. - 1985. - С. 136-139.

30. Кулаков С.М., Зймин В.В., Еналеев Л.К., Новокрещин Б.Г. О процедуре формирования сортаментной загрузки прокатных цехоЕ.

// Изв.вузов. Черная металлургия. - !1 8. - 1985. - С. I4I-I44.

31. КулакоЕ С.М. О прогнозировании предпочтений лица, принимающего решение е интерактивной системе оперативного планирования.

// Изв.вузоЕ. Черная металлургия. - № 10. - 1985. - с.136-139.

32. Ершов A.A., Кулаков С.М., Черньы И.Г. О протиТоподменных Фильтрах е цифровых системах автоматизации. // Изв. вуз. Черная металлургия. - 1986. - й 7. - с. 135-142.

33. Зимин В.В., Кулаков С.М., Зимина К.А., Пиунов Б.II. О синтезе • базы агрегированных данных при построении нтерактивной системы. // Изе.еузое. Черная металлургия. - JS 8. - 1986. - с. 132-136.

34. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеег- А.К., Кулаков С.М. и др. Состояние и перспективы развития многоканальных игровых обучающих систем. / Сб.материалов мэждунар.конференции Пражского экономического института. Прага. - 1985. - с. 117-122.

35. Кулаков С.М. АСУ со встроенной подсистемой развития. // Тоз.докл. Всесоюзной научно-практической конференции. - Кемерово, 1988.

- с. 215-216.

36. Авдеев В.П., Кулагин U.M., Кулаков С.М. Системная интеграция образования, производства, науки. // Изв.вуз. Черная металлургия, 1989, № 4, с. I3I-I35.

37. Авцеег В.П., Кулаков С.М., Киселева Т.В., Голубева Н.£. Алгоритмы оценивания длительности плавок. // Сб.научных трудов. Совершенствование технологии и автоматизации сталеплавильных процессов. Магнитогорск, 1989. - с. 5-15.

38. Кулаков С.Ы., /вдеен В.П., Киселева Т.В. и др. Многоканальные игровые обучающие системы: Учебное пособие / Се6111. - Новокузнецк, 1989. - 80 с.

39. Авдеев В.П., Кулаков С,М., Мкшляев Л.И. Конкретизация понятий

и классификация систем в структурно-вариантном подходе. // Изв. »уз. Черпая металлургия. - 1990, - К 6. - С. 92-95.

40. А?дэ£в B.II., Ку^коь С.М., Крихсдзпова Л.П. к др. К развитию

сдотемн контроля г компенсации входпыг возмущений

инерционных объектов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 1990. -

- J5 8. - с. 94-07.

41. Кулаков. С.М. Концепция развивающейся АСУ предприятием. // Изв. вуз. Черная металлургия. - 1990. - .'s 12. - с. 90-94.

42. Авдеев В.П., Киселева Т.В., Кулаков С.М. и др. Имитационные обучаюцие системы'с многоьарнантной структурой. / Обзорн инф. Содержание, Лормы и методы обучения в высшей школе, вып. 2. -

- М.: ГОШИ, 1930, 44 с.

43. Авдеев В.П., Кулаков С.М., Руденков Э.Г., Бондарь Н.у. Г.'лого-вориентные Фильтры экспоненциального сглаживания и экстраполяции. // Исе.вузов. Черная металлургия." JS 4. - 1991. - с.86-91.

44. Кулаков С.М., Бурков В.Н., Щепкин A.B. и др. Устройство для моделирования системы управления. A.C. 1336792.' СССР.

45. Авдеев В.П., Кулаков С.М., Киселева Т.В. и др. Прогпозатор длительности производственных операций. A.C. I4I0060, СССР, МКИ 06 15/46.

46. Кулаков С.Н., Кузнецов А.<5., Барсуков Б.М. и др-. Устройотпо для моделирования загрузки оборудования. A.C. I2887I3 СССР, 1Ш, 606? 15/20.

47. Авдеев В.П., КуязкоЕ С.М., Криволапова Л.И. и др. Интерполаруга-' чнй фильтр. A.C. I5I007I, СССР, МКИ, ÍI03H 17/06.

48. Авдеев В.П., Айзатулов P.C., Кулаков С.М. и др. Адаптивный прогпозатор производственных показателей. АС I4I0C60, МКИ, S06FI5/46.

49. Кулаков С.',f., Бурков В.Н., Комаров В.Ф. и др. Устройство для обучояня. A.C. I5I350I, СССР, Г,ЖИ3 ОЭВ 7/07.

50. Авдеев.В.П., Кулаков С.М., АйзатулоЕ P.C. и др. Адэптиеный прогпозатор производственных показателей. A.C. I658I75, СССР, МКИ, 606F 15/46.

51. КулакоЕ С.М., Бегишев Г.А., Голубега Н.Ф. и др. Устройство для сортировки чисел. АС. 1520546, СССР, МКИ, 606PI5/3S.

г.Ноъ-кузичкх, ЛСГГ КМК, 1032г., зак.Э1258, тпр.100

Объем 2 п.л.