автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка и исследование методов и средств автоматического решения формализованных задач синтеза систем автоматического регулирования

4-, <' .,, ■ I-. г: -

■¿1 и V»

Министерство приборостроения Академия наук СССР

средств автоматизации и систем управления СССР

ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ (автоматики и телемеханики)

На правах рукописи

СТЕ1ШЮЗ МИХАИЛ ФЁДОРОВИЧ

УДК 62-50: 681.142: 681.3

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕЖЕНИЯ <ЮРГ!АЯИ30ВЛШШХ ЗАДАЧ СИНТЕЗА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

05.13.16 - Пршенегаш гычислятолыюй техники, математического моделирования и математических методов а Научных исследованиях

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации гга сояскаяие учёной степени кслду-дата тйязтаесгях г.гук

Москва » 1990

/ . ) V -/ ,• г )

,-;)" / / Л

Работа выполнена, в Саратовском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте

Научный руководитояь - докгор физико-натвиатцчасеих профессор АЛЕКСАНДРОВ АЛЬЕЕРТ ГЕОРГИЕВИЧ

Официальные оппоненты - ааведущий кафодроК ХЛАП, докгор гахннческнх наук, профессор Сояышцав Р.И.

- старейй научнцй сотрудник КПУ,-кандидат физико-математических наук Серебровский А.П.

Ведущее предприятие - ВНИИСИ

Защита состоится " " М&рУСк__годе

в часов на заседании специ .газированного Совета 5-

(ii002.68.02) Института проблей управлешю (автомашин и тало-иеханаки): г. Цосква., ул. Профсовзная, д. 65.

Телефон Совета: 334-93-59.

С диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке Института проблем управленяя (автоматики и телеыехштка),'

Автореферат разослан

п

ЗОп лн&арл

1390 р.

Учений секретарь специализированного Совета В 5

Je.;,;:;;: .. ; ощап характеристика paeoth

- J *1 ' i :

Актуальность теот. Специфика систем автоматического регулирования (САР) состоит' в том, что они явлтатся системами переработки информации. Поэтому система аэтоматг.зирояаниого проектирования (САПР) САР имеют в своём составе систем автоматизированного синтеза'и анализа (CAC) алгоритмов работы управляющих устройств. Практически во всех разработанных на сегодняшний день САС САР пользователь-разработчик САР долявн э той или иной форме составить программу для ресения своей задачи п конечном счёта fm традиционном язтпее программирования. Однако нэ всегда этот подход может быть приемлем. К -."тому имеется целый ряд причин, в том число: I) рост производительности и иных возможностей вычислительных матан' 2) увеличение числа пользователей я снижение (в среднем) их квалификации; 3) а главное -» уво-jjmreiaw трудоёмкости rrpограммиро ва:r.iя и низкая его надёжность. Поэтому стал развиваться подход, ссновашдай на создадим автоматических .систем. Приицкпиаланым отличием таких nieven ^"ля-отся то, что пользогзтель-разработедк САР -тав.гг спою задачу непроцедурно на содержательном уровне, используя про.^ ^иональ-нуп тср:,"нюлог!га. lio существу такие сиетеш уяе явят гея системам представления и переработки знаний. При этом жакия делят-сл на три категории: I) продмзтнцз (фактуальнуе) знания - набору ксличсстпенннх и тс&чзетвеншх характеристик конкретных ctfv-еэтсв. Зактуяльтегэ яншшя хранятся а базе даг'.нн/. системыs 2) процедурные (адгср-лт;."лчгскпо) знания - катод», способы, ал-горптш! и программа кякшешя различиях действий, пркподящик s требуемому результату. Носителем процедурная ана'-лЗ яаяяется наго? пряклпднах nporparsi (ПШ1){ 3) поаятийтшз (»« ядептупямсго) зтння - ссяокуг:гость тер-таоэ, исяользуемгх г> теории автоматического регулиросония (ТАР), спязсшчх с нйии № 'чтий, лх свойств, Еяоамосоязей и зависимостей. Коицептуплмше знании достзэляст модель предмотноП области,' а отчестве которой для CJG 'МР систупаот модель шожастса задач ТАР. Акгзматичеокив C1G САР способна понять задачу и найти способ ?" р^агчня в вида тени шшнвняя определЗготх действий (операции) Ш1Н, пополняя котерчй,' полно полупить требуечвй результат ргяенил задачи. 3 еатскатических САС САР еьтделяптсп:

- процессор сблсшя, ясттолhktoîçjî? распознаете зздачя по

её списанию на квазиестествешзм языке (профессиональном языке проектировщика САР), а также преобразование исходных данных задачи из внешней (привычной для пользователя) форш представления со внутреннюю (удобную для обработки на ЭВМ);

- решатель задач, ваполняхщу.й поиск решения поставленной задачи ка основе имеющихся знаний (модели предметной области), формирование плана решения задач;!, в затем выполнение построенного плана и получение результатов реаения задачи,

Настоящая работа посвядена реванш проблем построения еаз-найаей подсистемы автоматических САС САР - решателя задач.

Исследования а зто.ч направлении определена Координационным планом АН СССР по комплексной проблеме "Кибернетика" ка 1985 -15SQ года (пункт 1,12.1,3, 1.12.1,4, 1.12.1.5), координационным плит работ по комплексной научна-технической прагг' 'va Нккэуза PCvCP "Системы вагомагизированного лроектироБГтм" (пункт И.4,62), целевой комп-ексной программой 0.Ц.026 (раздел 03, пункт 03.03.04).

Поль работы состоят а разработка и исследовании методов построения автоматических СД2 САР, а такш в создании конкретной û8ïOHCTH4ecj.-sa С.'.С САГ',

Для достижения отой цзлп в ходе исследования решены слет дувшие адачзг:

- обзор суцесгг.укхцлх САС САР и выработка на его основа требований к системе сстоштичеокого рссения задач (САРЗ) ТАР и сё подсистемам, разработка структурных схем САРЗ ТАР и их подсистем, способов нх огасания « исследования;

- разработке, исходна! построения открытой сдноуропнгсоП модели KHo:;.oc?sa фор.лйы:зоЕОнаих задач ТАР к построение на её основе модели :.:но.1С«ства ааддч синтеза линейных многомерных СДР, предназначенной для использования в СДРЗ, знания о ыето- • дах решения которых представляются в виде планов их резония;

- разработка методики построения открытой многоуровневой модели множества формализованных задач ТАР и построение на её < основе многоуровневой модели множества ¡формализованных задач синтеза >--нейшх шэгомергшх САР, предназначенной для создания системы автоматического решения задач с автоматическим построением плана решения конкретной поставленной пользователем -разработчиком GAP задачи;

- разработка методики построения откры-г Л многоуроннепоп аксноматичсскс.1 теории автоматических риаений задач ТАР и построение на Сё cchodg многоурозневоГ/ аксиоматической теории автоматических рсго.'пЛ задач синтеза лннеГ.них многоморних САР, предназначенной Для использования з качеств >}оркм представления зшиглЯ о г se годах резекяя задач о системе авго'дитвческого решения задач с автоматическим построепием клона реиеиия кс»неровной лоеттлешой пользователем - разркботчнкоч САР задачи;

- разработка процедуральлого пробдемно-сриенгиропр.киого языка (ПЛОЯ) представления планов решения згдач ТАР;

- создч.чие система азгсиатичзскоги решения задач синтеза линойиих нпогомгрчух СДР, пялни рааамя историк з ínncuw ни ШЮД п хранятся в архиве* C.SF3;

- исслс?довз;гие путей и разработка кетодчкя поотрсегпш САРЗ ТАР с автоматически построением turnia рглсш? кс-икретноп поставленной польэоиатслзм-р.чэрйботьиком СЛГ 1'ЛР, з/г-иия о методах реиенид чотсрм>: продстзплоьи ¡t г и до ашюэсчтичг -ско.1 тепрзи аатоматических ре:;с»г.»й задач ТАР.

И'.-тгч исследования. Ддл рссекил лезтпчлениих зедтч $л ncnn/Hwwt • '/чтематичс;**!* ftnnuprr теорп? чногвчтп, маг с; итк-<Ю':;:о" •• : ::«., гс '.р,ш сглпак'Г,^'■ -"•л-пгэ г ;;-. , : 'Я or: теор'.'.л 11скусзт!'ГЬ'»сго интеллект, а тс<!с*е vs?r varpwann «лгьбр;:, np;;í:,,u л nc«:u".i'i клас'.'чнос^':;" ro.-piM ü -^-тед;; сс;фсл/л.'!с;: пенной теории р^гулиро^-нил, осног.йип; о на К'-><п;_ч|;п'и про.: ;> стр;: -.оп гол ни : у in :ч-:\ .. ¡x.

ihyw. рнб-:п; слю^лс-лл'; r :;¡ олпдуьг-'н-м тстрогит. ~

ck;.:".i, пр::кл:к:н':'л! и практически»;! результатами, пэлучснШ'Г!

- риираб-тгаиз "егсдмкэ построения открытой одноуроваеьсД род«.»! чнототэа íop'.vv,H3onsHHUx задач ?.\Р, по которой построена открытая одноуровневая модель кнетества фориалиэосслкых задач синтеза лтяШелс taiorovepwjx САР, предназначенная для использовании з гистеке авточптическсго рсаения задач ТАР, энядал о методах реке/гея ко repta предстазляытся а виде планов их реаония;

- разработана методика построения открытой многоуровневой

модели множества формализованных задач ТАР, по которой построена открытая многоуроаневая модель множества формализованных задач синтеза линейных многомерных САР, предназначенная для

соде?*««» системы автск'лтцц^сгюго реиения задач ТАР с автоматически?,-! п: ;тросн;:ем плг,га решения конкретно.'! поставленной поль-совйтсл^м-розрчбогчиком САР задачи;

- разработана кзтодика построения открытой многоуровневой ьг.скс.'аг.'.чсгкой тсор;:к автоматических россний задач ТАР, по которой ювфозка ...ногоуропксеая аксиоматическая теория автоматических решений задач екнгеза линейных маогомериих САР, предназначенная для использования в кечеетае формы представления зна-

о методах решения задач с системе автоматического решения задач ТАР с автоматическим построением плана россния конкретной задачи, поставленной пользователем-разработчиком САР;

- исследапыга пути и прег/-ог.;сша методика построит к средствами системы ПРИЗ системы автоматического реезнля задач Т/.Р с автоматическим построением плаш решения конкретных задач, Ь которой знания о ыстодак решения задач ТАР представлены о виде п-точатической теории автоматических решений;

- разработан процодуральккй проблс-шэ-ориснтирозагшыЯ язик представления планов рекошя задач ТАР - язык Шгсрпрета-ц;ш СТРУктурннх схем х/роцедур Кьгодоз сгШеза систем автоматического регулирования - !Й31РУ;Л2ГГ;

- создана система ГА'&'Л-1!<'. астсм.чткчгского рссения задач синтеза ликеПних шогоморкых систем автомагического регулирования, плана ропеиип которых записан« на язике ГЛСТРУНЕН!,

Дозтовсгмосуь неучккх полозееьий и выводов подтсср«дена аналитически магематичгеккмя сыклсдкалм и практической реализацией п пидс программного комплекса системы пвтскатичасксго рзхешк задач синтеза линейках многомерных САР.

П;1акгп1^с!тя_дснность работ» ■ Все исследования выполнялись с учётом по ел едущей практической реализации разработок. Результаты диссертационной работы позволяют обоснованно реоать следующие практически ваяние задачи:

- сокращение времени расчёта систем автоматического регу-лйроршшя от постановки задачи до получения алгоритма рвОогн управляющего устройства и значений показателе'-! качества сикге-зирояаннэй замкнутой системы автоматического регулирования;

; - предостг-глеккр возможности разработчикам систем автоматического регулир?пакия, благодаря использован/я создание? системы ГЛМ14А-1М, легко осроить и применять аналитические методы синтеза систем автоматического рогулиропания по заданньгм требо-

гг-нилм к точности и глкенершл' показателям члчестви (время ре-Гулнрогслин, перерегулирование и др.), а также по интегральный крн гериям качестпа;

- по.эможносгн применения разработанных с родег г, для создания систем чптоматнческого решения зздич из других разделов •теории азгоматкческого управления.

Раализмзтя •результатов работы. Полученные в диссертационной работе теоретические и практические результаты использзвана при создании системы ГАММА-Ш автоматического решения задач синтеза линейных ыногоиерных систем автоматического регулирования, янедрёшей и используемо,! в проектных организациях, а тако а учебном процессе в МИСиС VI Саратовском политехническом институте.

А^обашт. р а бот». Основные результаты диссертационно!! работы докладывались и обсуждались на

- П Всесоюзной соаечакин "Автоматизация проектирования и конструирования" , г. Ленинград, 1533 г.);

- Московской конференции молодых ученых "Алгоритмизация у. программирование задач управления" (г. Москва, 1964 г.);

- I мемуэовском се-.-инаре и координационном совещании по искусственному интеллекту (г. Саратов, 1981 г.);

- О ЗсессозноЯ научно-технической конференции "Програкгиоэ, алгоритм;: .еское и техническое обеспечение АСУ ГП" 'г. Ташкент, 1005 г.);

- ЗсессизноЯ научно—технической конференции "Микропроцессорные систсми пптсматкэа".ии технологических процессов" (г. Новосибирск, 1937 г.);

- УII Зсесотзноч совещании молодых учёных "Современные проблем автоматического управления" (г. Москва, 1987 г.);

- 5-Л ¡ЗсесспзноЛ научно-технической конференции управления разпитие'д систем (К/РС-5) (г. Саратов, 1988 г.);

- 1-Я ЗсееоязноЛ конференции по искусственному интеллекту (г. Переслазль-ЗалесскиП, 1988 г.){

- научннх семинарах "Аналитический синтез регуляторов", проводимых на кафедре "Автоматика и управление а технических системах" Саратовского политехнического института.

Публикации. По теме диссертации опубликовано II научных трудов. При этом й работы, опубликованные в соавторстве,лично диссертантом внесён следующий научный вклад:

G

- в /I/ предлогена структура пакета прикладных программ ГЛ'.Г!Л-Г:Л, в котором рсгпае'.'ап задач я. ставится польз ователом -разработчиком систе\! автоматического регулирования на проблем-но-ориентироп...гном языке описагая эодяниП директивного тина;

- в /2/ предложено записывать на чроблег.'.но-оривнгирэван-ноч языке порядок осущтстплегал действий по выполнен:.!» дярен-тип о сисгсмг автоматизированного сиктеза САР;

- г, /4/ предложен проблеыко-ориснткропшгниЯ язык предстас-ленил планов решения задач синтеза к анализа САР, обвсппчиапя-!ций автоматизацию их ремия и позволявши расширять функциональные возможности систеи» ГА!й'Л-111 путём введения новых пль-нсэ резей,in задач и соотЕ-стстпухс^х %■;м директив системы;

- в /б/ предложен процедур ал ьныЯ пробледао-сриентиропшдшЯ язык предстаплешл планов рсаеная зддйч синтеза и анализа систем аатоматического регулирования;

- п П/ для сдасаиня процедур синтеза САР предложс ..¿шс ИНСТРУ?<££!ГГ. Имя директивы языка описания заданий САС С „• совпадает с именем плана на языке ИШТРЛйЖ, опйсноажцего порядок выполнения действий, кгобходдкых для ревешт задачи, состботст-луицей данной директиве;

- is /II/ прсдяс.~ен подход к пот»рое№!4 одноуровневой и многоуроЕкас-сЯ фзриашзогшвшх модойвй множества задач ТАР, -предназначай.".;.;?., для испэлъзогашя в системах автоматического реленяя задач ТАР, Плогоуросносьл форма'.изопшшая модель мно-r-естса задач ТАР преднаэкачона-для"использования в САРЗ ТАР с автоматичосгам построением плела реээгош конкретной задач;!, поставленной пользователем-разработчиком САР.

Структура и ты».« рг.бот». Диссертант состоит ¡:з зоедишя, пасти глеи, эахетчзиия, списка литературы и приложений. Объём -диссертации: /4/страшщ основного текста, ? рисунков, l^i таблиц, cmicoir литературы, вкдочаюгдий б;;бл. наименований, ¿><л стражц приложений, рюгочежцих материалы по пнедренмо результатов диссертационной работы,

СОДЕР&АШЕ РАБОТЫ

Воэдснне содержит краткуо формулиропку проблемы, обссно-пыгает актуальность, раокрнрает цель диссертационной работы, старит сскошшс задачи исследования и описывает структуру из-

деления шториояа диссертации.

В первой главо приводится класси^ши!?« зздач теории автоматического регулирования, дана Формализация по:мтн"| TAP п виде модели множества задач ТАР, сформулирована проблема автоматизации розения задач ТАР, приведён обзср суцесгвухгдих под.годов it построение решателей задач и их подсистем, фориуякгуягся требования к рзватолям задач ТАР.

Проблем автоматизации pescisut задач ТАР состоит п необходимости ушрвкедо* слогиепсРся диспропорция кзжду бояьетм набором pispaSoTDHHHX методов ретагоч задач ТАР и труг^носг.ччн их •нспольаоп?1п1я для pr^mn практических задач пиг.спера-.'и-рязца-ботчика-.т САР.

]\ял репснт'ч отз? прз&тзг.ц об^сгрчяят'п угс иг-дасгся путь, редудий к сочд<5' САС САР, cckcsûuhîj.I на (ерчзлгз&црц знпкнР. тсорпи.-автоматичоского рзгулчрссаш'я. ù osnocjr принятой п диссертации {;яр-додягс1.;ш пез.-ткР ТАР лозоггк г.зг.ссчнн9 подход, •чгтгтсг.;! ? себл цшссзужзпда» задач ТАР {з«длчй т*тсза САР, задччч йичлйзо САР, земкогатвлыпда задето), гп-зденно понятой г;лс"онгарнь;\' (ЭПО. япглтэнссл прецслурал»иь-л «.рзделенпем темвтопсскгх коделой почлтяй ТАР, их сгоГств к кзрчгл'српетпк) и jrrpym-i-Hinix npnCiCTiKix сгсрецчй С/ПО, aoxncgixci совокупно-СТЯ'П* ЭПС) , готеркч (¡'Срм'фугтсл врепкямэ процедуры решения т::попих зада" ТАР.

В rponwa рэг?с!глт »етязгсккоЯ п^созатадем-розраСотеп-ïc'j-'T САР зада«-» Rwcraii ц?« vmynuiwt

Р решатель (!АС С/'Р г.!-:-;"!* дачи pststiaj* ссугпсымвюй поде--ч (incp:!"'.]}, п "рг; г'-^'Т-л :)"

р) пс iri-va р^птяя поставлен«-:" лольюга-

т.^л"1;! задачи.

Ссотпогстезнно "WMfl-ircjT два типа ргкагеяей задач:

1) Д-регптели 'способна ругать задах?» лишь в первой га вгазуг:алонштх евгуацпй, а го пгорой - седшг отказ от реяоши постг.плешюй задачи);

2) И-рештели (г перчой из Екшуквзеших ситуощй фуикци-ошщуэт как Д-рсшателп, а ао второй, обладал дедуктирнм.и воз-аатооетямь г!'?сдят план рввення поставленной задачи на основе имеющихся зизш!*Ч

Приведён обзср суцсствуп.'птх САС САР по елвдукирт оеноешм показателям: область применения, язка постановки задачи, сред-

в

ств(д прадставлаадя планов -решения задач, способ получения результате реаешя задачи, представление знаний о методах решения иадач, средства планирования процесса решения задачи, средства о^обдепия знаний и адаптации, требования, предъявляемые к

ПОЛЬЭОЕИГВПЧ СИСТСИ«.

основные требования к решателям задач ТАР:

- рел&тель задач ТАР должен состоять из двух основных подсистем: решающей (планирующей) и исполнительной;

- исполнительная подсистема решателя задач ТАР (Д-реаатель) должна представлять собой систему управления пакете;.! прикладных программ, реализующих ЭПО процедур решения задач ТАР. Знания о методах реае!ния задач в Д-репагеле представляются о виде планоа на процедурылыюм яроблежо-ориснгиршшшом языке (ПЛОЯ) высокого уровня;

- п системах автоматического рекеиш задач ТАР на основе И-решателя знания о иетодах рзеешя задач долащ представляться с виде многоуровневой модели :нсмесша задач ТАР, имеющей'фрсЯ-;.юоое представление;

- решающая подсистема реаателя задач ТАР делгла представлять собой многоуровневую систему автоматического доказательства теорем, построенную как ¡¡рпкдздная система исчисления сек-ваш;ир;

-- ,1-систе:.:а обучения долзаи обоспесюать автоматическое обучении, в'.-пользускос для пополнения, усовершенствования а обобщения знаний решателя,

Зо птпс"''; глазе дается репешш проблемы автоматизации ратания зодач ТАР, знания о методах радения которых представляются в гиде планов их рекшя. Излагамгсл концепции и возможности, фсрмалышо средства исследования и описания, состав и структура, порядок функцисикрссания, формализация знаний о методах ресенпя яадач ТАР в виде одноуровневой формализованной модели множества задач ТАР и методика её построения, язык КЮТРУЩлГГ.

Предлагаемая з работе формализация базируется на введении понятия формальных предметов (обладающих свойствами, характеристиками, видами и формами его математической модели), каждый из которы ставится в соответствие понятна ТАР. Например, понятия " Система автоматического регулирования" соответствует предмет "Систека автоматического регулирования" и т.д. Наименования предметов совпадают с наименованием соответствующих понятий ТАР. Введено понятие действий (операций), определённых ¡¡а

предметах, их свойствах и характеристиках. списания требований к результатам рзягетгяя задач синтеза введено понятие отно-кений. Например, "Больше".

Одноуровневая формализованная модель множества задач ТАР иоиот бить представлена о виде триады: '¡0 = < ¡1, Д, 0 > , где П - множество предметов, Д ~ множество действий (операций), О - множество отношений. Любой задаче ТАР нояно поставить а соответствие постановку задачи на одноуровневой формализованной педали множества задач ТАР, указывал следуйте атрибут;/: I) исходит даннге (перечень ¡::;.ён предметов, их характеристик); й) требуеннЯ результат (перочеьь ичёк вредг/етов, их свойств и Характеристик); 3) условия применимости (перечень егоПс."^ предметов и сткосгкка, которое должна принимать значение И ЛИНД для обеспечения возглтюсти получения результата ресшял дяннзП поставленной задачи); 4) план рете:гля задачи, залиегник'й на р«оцр,5ур5и.ьиеи таило.

' й качестве языка представлении апанза ре-секпя задач ТА? пргдлске« язык ШСТРУМЗГГ з друг варгднт«: I) НЧ:ГР/::Ь'.НГ-1 -операции яэнка г.астко авлзаип с 2оо?г,еге?г;/:о-;:'.>я> д-чшдои; 2) ИНЛ'РУ.ЩГГ-З ~ операции кги:а езэзешг с саото(.тсг»/-<,.т?чи тя-ппки данннх, а ксм-ротите дзшлгз «аут &.**«» с.тргделг,:./ в плаиз, как имена элементэз базы даюп«.

Планы на ПЛОЯ КНЛРУ.ЕЙТ-1 .'••сгут бить врппега^яни > акдо таблицц, кмеидей одну стргяу, пев ¡слота;; кэ?срзй прзауморзпачч н паэи^ал/ся позициями плпча. 3 илетхзх этзЛ таблицу запксплс.« отел пргдлочыйт г.за-дз, пг/.-чг.-че вид;

<операц-.г;> <адрпса„порехода > , где <операц:1я> - ь'л/.п операции или им плана реяения подзадач исходной задачи. Позиция плена, п которой содержится операция текущего предложения, кмиваетсл такуцзй позицией;

<адреса_перехода> - запись э следупдлх на операцией позициях плана адрегоз перехода, коллчэстзо которых равно числу возио.тннх вариантов завершений операции, а также случае на ¡ш-полнония условий применимости ЭПО. КаждыЯ адрес перехода представляет собой целое число со ан?.хсм, добавление которого к номеру текукеЯ позиции плана позволяет получить номер первой позиции предложения, к которому следует перейти при соответствующем варианте .завершения выполнения операции, оклеиваемой текущим предложением плана.

?,::скивя ^ориь. .шглг'А планов на ПЛОЯ ИНСТРУШШ-1 - запись ¡»».г.*ту»> содер:.з:'.: '.г-о пе-лх позиций плааа по порядку.

•1на ЛЮК ИНДШ'ШГГ-г представляют собой текст, в ко-?1>г<-- : -2*;.:.г.т арсдг^.г.сн/л, иислцис сдздувщу» структуру: !<; <ояератор> (<ог»срандн> ]Г <метки_перзхода.> ] ,

где ~ елушбквй символ, опс-сделяэщиЯ начало предяогхшя;

• ••чйор сикЕслоа (буке и цифр), однозначно кдепхн^и-1р;ру>ль.иГ; дчнное предложение в плане; 4оператор» - служоО'по-о слосо изк группа с~оп, опредешщпо вид предложен:: г. (вид выполняемой операции); • ¿операнда - аргументы олераг\ия, зпдаачой оператором; <нетки_пврехода> - указание с помсфд служебных слов С"Дд", "КЕТ" 1; дт>,) ;-'э?ок предлоззякй, к кохюрп следует яс-ргйти но завершении гтоаангшк тонущего пуедясясшя,

Присодсш вапиггй процедур!] рвгэдял задачи синтеза модели управлявшего устройства, ошпюс.'.гие -»а ШОЯ ШШ'РДЕНГ.

В тгчугьсЕ глапе излагаться яздход к регегою проблем»' яс-го-магиоацни рссешш задач ТАР на с-о-юзо дедукшвнэго шведа плана релешя коккрзтиой поставлшкШ пзяьзоас.'Услсм-рйзрабатгиаам СйР зедшп. Опискашогся'»акцепции к созй5»1зсти , ссотае и структура, порядок ^ушдеошрошдот, формздодзди оцежй о катодах решения задач ТАР в вид© шогоурег-ьзаой форкджтатрЯ модели' «н^ясстпл садач 'ГАГ к югодаха с1; пострсения, аксиоматическая тсэр-ия Е-чгш&п'л^еьх усаигШ, авдау ."Ш* V. кзюдака со построг-» и:!-;/ ;гг.:агр;:г.а:лтсг; ссп?з.су. сслзй;:;«.-с с роадгзи^ой К-рс-кг,-тсля ов.-дч Т/.Р. Коогрсип (Ырргл сси&тпосск&я модель кночесг-«'о эгдеч сшита ¿¡шеШи? гнэг''"'^!!!'-;? С']"' срад-;гоа:/п язг.кз У'ПЛиСГ ШЛО.

Кспцоц^л СЛЮ ТАР с «леч:

I! соста-з: рсвоши^ и кепэлимтздыод подоистсш;

2) исполнительная подсистема, яа-ястоя Д-релатглем;

3) релахгцгя подсистема представляет собой маогоурошеруп систему овтокатичесгого доказательства теорем (трохранговую ояеггеиу .реша^х органов СРО), кшгдк-Д на которых имеет три уровня представления знапй Ш, I п 2); знания 2-го ¿-ровня какого ГО данного ранга включаются в знания 0-го уровня РО стершего ранга; знашя старвих уровней являются обобщением знаний млгдаих; общее число ралнмх уромюй представления знаний

равно семи), оснопу которой составляет ииогоурошввал аксиоматическая теория автоматических решений задач, построенная как система прикладного исчисления секвенций на основе многоуровневой модели множества формализованных задач ТАР:

'' 3 < «I- «I....."V 4'— !1р=<М2,р. ;!1.р. «0,р> ' •

где г - рют псдчсдсг.я, р - номер подмодели з пределах ранга,

'р5 У "й ' для г=3; р=оГ^),е=(р1) для г=2,»

!5к,р =<пк,р» Лк,р» Од.р^ Для всех к=(0,2) р=(1,м) при г=1,

р=(1,п) при р=1 при г=3; где Л£ - мнозеегво предметов подмодели ^ ,

~ множество операций, определённых на элемента* р, °к,р ~ »"гсззетво отнсгегаП, определённых на П^р и р . ' Структура многоуровневой аксиоматической теории озтомагичесгих

реленяй задач ТАР: Т .....Т* > ,

гдэ =4Т|)Р , т£1<р , ту,р , Т?0(Р , Т§>р > теория рспзниЯ р-го решающего органа г-го ранга; Т£ - теория регенаЯ 2-го уровня г-го ранга р-го ГО; Т^ - теория репенпЯ 1-го уровня г-го ранга р-го РО; Т5>р - теория реяеняЯ 0-го уровня г-го ранга р-го РО; р ~ трансляционная теория, соязывавгцал 2-Я и 1-Й уропни р-го РО г-го ранга; ^10,р ~ трансляционная теория, сэязетшцал 1-Я и 0-й уроР!>и р-го РО г-го ранга. Для кг-доЯ из этих тесряЯ строится соответстпуьдая логика ро-

злдот^л алфчеи? и се^античсски правильные гмраяения исчисления сскпенцчЯ. Пригадстм описания структур логом резана .1 и трпнеляцчопиух логик. В качество прапял омчода использо-вшш прапила екзода геицсиосскоЯ система 64 и п/строенное на их оспопо препзоодчеа ¡травило редукции исходной теорем!, л качество которой представляется решаемая задача, ы две подтбере-чи, из которых одна является собственной аксиомой тоерни решения« а другая - теоремой неныаей слогглогги, чем исходная.

Для реплипегтзш 1!-регателя требуется инструментальная шо-"»уроекопая с'(с тс.« нсслсдения секвенций, отсутствующая в настоящее время. Позточу бал создан макет И-реггателя средствами систо.-н ПРИЗ. При этом пришлось откататься лт многоуроеиееости рсяйпчсЯ подсистемы, -по привело к усложнения модели множестве

задач ТАР и, как следствие, увеличило затраты лреиепи на поиск ресекия зедачм. Разработанная аксиоматическая теория автоматического рекения задач синтеза линейних мнсгочерчлх САР в созданном макете И-реиателп представлена в виде семантической модели на языке УТОПИСТ системы ПРИЗ, приведённой в прило.г.ении.

'штгрртой^глапе проводится исследование основных свойств (истинность, непротиворечивость, полнота в смысле Робинсона, разрешимость относительно доказуемое?!!) многоуровневой аксиоматической теории автоматических решений задач ТАР. Многоуровневой ансисмагическая теория автоматических решения задач ТАР истинна на многоуровневой формализованной модели множества задач ТАР по построений. Непротиворечивость многоуровневой аксиоматической теории автоматических решений задач ТАР в силу ыетатеоре-ии 4.8 следует из непротиворечивости собственных аксиом исследуемой теории реаений, описызаэдих действия (являюциеся пгоце-дуральтм определением предметов, свойств и характернст , укапанных в сукцсдеитах собстпз ¡х аксксм) .миогоуросиево;, формализованной модели мно.жества задач и в-тимосгязь её о..еме гов, а тагае ко исп0льг,есг.1г-'.я непротиворечивых правил вывода..

3 исчислениях секвенций внвод представляет собой секвенциальное Дерев,), что и сом;.-*г;о!ип с использование:.; производного правила Рт редукции исходной п-сагосоЛ теоремы на дво подтео-к-- ! отсрух одна является собственной аксиомой теории решения, и друга-! - (п~1)-сагоЕсП теоремой, .позволяет каждой теореме многоуровневом аксиоматической теория автоматически-: резаний задач ТАР поставить в соответствие каноническую теорему, сукцедент (антецедент) которой содержит "п" фрагментов, каддыЯ из которых получается (используется) на "е"-м (е=!1,п)) ааге доказательства. По построению в многоуровневой аксиоматической теории автоматических решений задач ТАР выделяются базовые и производные элементы (предметы, их свойства и характеристики! таким образом, что все производные элементы в конечном счёте могут бнгь получены (возможно c.ioshwm образ ov. через другие^ из базовых ь силу построения собственных аксисм теории решений как их ггроцедурального определения. Поэтому справедлива

Мета, горема 4.11. '¿ногоурувнерач аксиоматическая те зри-: автоматических решений задач ТАР полна р ечнеле Робинсона.

Это означает, что в многоурегнево? аксио'/атиче^к.й теории

автоматических решений задач ТАР для лпбой, определённой з еЗ словаре теоремы Д -¡> доказуемо либо Д -«- Оп, .либо Д Од, .где знак i означает отрицание.

Соответствие каждой доказываемой теорема г? многоуровневой аксиоматической теории автоматических репешй задач ТАР её канонического аналога гарантирует непозгорпеиость ее подтесрем ( а значит и пгпоаторпгчость испсльзогшппкс в доказательство собственных аксиом тссрчи растений), a таим конечное их число в силу конечности литер п сукцеден-е исходной секвенции, в виде которой представляется теорег.-а, обусловленного копсчностью алфавита теории решений и использованием правила Рт п- Поэтому верна

Метзгеореча 4.12. Многоуровневая оксг'-датнчсстгая теория автоматических рстокий задач ТАР раэрзлима.

Т.е. в шэгоурогнсгоР агс.10!'.аткчезх0й теория гатоматичаских ргггиий задач ТАР всегда разрепам вопрос: "Доказуема или нет определенная в явогоурешюяой скском'дтичегкоЯ теории автоматических pesromtn а«д®» ТАР секвенция Д Е, в г.идо котороП представляется « САГЗ ТАР с И-рсвагслем поставленная задача ?".

П пчто!- .главе приводится описчпис однэурогнегой формализованной модели множества задач синтеза лннсйт'Х ичогочерннх САР. орпентиргтенгач на пслодьзор-игло п САРЗ ТАР, Опиешид предметы (с указан!-см их свойств, характеристик, гидов и фор:,! уатомати-чссгс^го спгсоийя), действия ОНО с раэдешпем по типам действий: I! пнчл'л сройстп; 2) гг-ислснио характеристик; 3) пр-зоб-рпзопяпке "атематических моделей предметов;:-!) синтез математк-рйспих г.'ог,с?оП прзд"етсп). Дзичая одноуровневая фор-телизоошигзя модель viutícrsc задач ТАР чепользопг.нз при создании САРЗ синтеза лкг.ейкгх яизгеиерннх GAP "ГА!.?'A-I'-'".

¡i jy.ane rp-iTKo спясгка система автоматизированного

синтеза регуляторов TA7M\~IM", яплпуудался системой автоматического рппенн.'т задач с Д-решателсм, и построенная в соответствии с принципами, изложениями в глпке 2. Планы решения задач r системе TA.T4A-1M" продстапляэтся на ¡ПОЯ ИИСТРУЖ1ГГ-1. Постановка задач польаот"ателг!'<-разр9.ботчико« САР осуществляется на языке директивного типа, п котором имя директивы совпадает с именем п.г.»ша реосн::п асо'тветстауо'цей задачи, что позволяет легко раскур'-н- классу рсшас^'Х задач псор^дст^ем модификации со-дер»;*.м<.г-1 srxi'»» пла.ы» cncrcvv, обезпечиван го гибкость в экс-

î-i

ns>-' Зрод ксхсдкгх дашп.'Х peaaev.oR задачи (модель объекта

упраьленчя, трс&'вания к тоыю-гги я качеству САР и т.п.) производится :::льзог>ителе\! на ялике списания дшчжх в процессе et репения еи'ггомоП r огвет ни запрос соответствии со сценарием диелегэ, ааложеннпм е плане ре^еник задачи. ПОД допускает преде»os: «ïuî3 fv'-'A~ренц;'-'-.льн!^>: и алгьйракческах уравнения, матриц, векторов и т.д. Система "ГА'ЙЛ-I!/." функционирует г трйх у i;:;!,'.!ах: I) автоматически? ( последовательность проектных опери-цу,:, резаэдая задачу известна cn.ereve с вида плана её резании у выполняется автоматически после постановки задачи пользователе,0 ; 2) автоматизированный (последовательность проектных опо-V-'-ций, решиуцан задачу неизвестна системе, но и естна пользователе, который, вводя в соетг.-етр/юцбч порядке директивы выполнения отдельных проектных операций, получает с конце резуль-" тат решения задачи); 3) обучения (пополнение архива планак! ре-кшия новых задач и корректировка су;:/-тгвукн;кх). Технические характеристики систеш 'Tk'1'U-lT : ЕС чЗМ; дисплей В'1-7927; операционная система 00 ô.I и euub; 'i .лимаечы!! ооъам опьр&гиа-ной памяти 450К; время релскил типовнх задач синтеза САР - 5,7 к;шуг. Б приложении приведено oro'cmi" одной из используеч.'Х а системе "ГЛ.\Ш-1М" процедур сингла С/,':', а ?ек.те реаеяае с её iïomo.;;;j ^ к дач синтеза САР.

(шшьт, резушш PABoiti

Ь р.:.:;})~ботан::, о5гз;<сг г-.1 г.: и г.сследораш' i.:o

Д:' iv; :: л'.:; см an: л-с.г'.'да-ек.п о р-.-. •. нпи задач ТАР. J х^це

иссдьцох.г* б-v.»' пелучзкп следу-).,»'е- слитые результат:

- р'.чриз'зггьа кетодкьа посрроа«-.»: открытой одноуровневой модели vnev формализованных задач теория автсмагическсго регулирован!:*, по ксгсрсЯ постр:ена еднэурог.невал модель множества .^орлалилоеалн-'Х л в дач синтеза линвГплл ук.то'/.ерных систем автоматического регулирован;!.", предиья»:аче.«\\■t д.'.г: использования о системах автоматического рел^ни« задач, знания о v.e-тодах ргдаиил которых предстаяля.огср о виде планов их р-т-лог/ , записанных на процедуральноч проблемно-ориентированном »¡зыхе;

- разработана методика построения открыто?; мнсгоурсгиемй ^ормалиэевьино? модели множества задач т<юр;и ьртэиагическсго регулирования, по которой построена мнггоурорноряя fepw.Kao-

ванная модель множества формализованных задач синтеза линейинх многомерных систем автоматического регулиропания, придначннчен-яая для создания систем аптодатического решения задач с автоматическим построением плана решения конкретно? поставленной пользователем задачи;

- разработана методика построении открытой многоурояневой аксиоматической теории автоматических решения задач теории автоматического регулирования, по которой построена многоуровневая аксиоматическая теория автоматических решений ($ор:штовашшх задач синтеза линейных многомерных"систем автоматического регулирования, предназначенная для использования я качестве формы пргдитвялогая знаний о методах решения я системах автоматического релгшя задач теории автоматического регулирования с автоматическим построением плана реаения конкретной поставленной пользователем .-задачи;

- разработан процедуральиый проблемно-ориентированный язих представления планов решения задач теории автоматического регулирования - язин ИЮТРУМЕНГ;

- создана система автоматизированного синтеза регуляторов "ГАШ'А-БГ, палявцаяса системой автоматического реаения задач, плани ревския г.отсрух зегпгс&чц на процядуральном проблемно-ориентиров ином язнка Ш2ТРУ!ЖНГ; •

- исслэдопшш пути и предложена методика построения средствами систс-ж ПРИЗ системы автоматического роаешш задач теории авто.чгтигеского регулирование, знания о методах решения которых представлены в фор'.го аксиоматической теории автоматических реаения задач, на основе котсрз?,, используя дезуктивииэ возможности системы ПРИЗ, гиподптся планч резения конкретных задач, поставленных пользователем - разработчиком систем управления.

ПУЕЛЖШР! ПО ТЕЯ2 ЯССЕРГАЦИИ !

1, Александров А.Г., Маркса А,А,, Степанов М.Ф. Диалогов, пакет прикладных программ "ГАМ:ДЛ-1М" для синтеза и анализа ли-иоЯшх ияогомёршзх ««тем управления, по заданной точности и качеству // Аналитические методы синтеза регуляторов. Меапуз. «лучи. сб. ~ Саратоп: СШ, 1ЭШ>. С. 137 - 143.

2, Александров А.Г,, Марков A.A., Степанов И.О. Диалоговая :иете.ма звнгеза и анализа линейных систем автоматического управ-

летая TAMMA-IU" // Аатокагизация проектирования к конструирования. П Всесоюзное совещание: Тезисы докладов.-М.: ИПУ АН СССР, IS83. Т. 2. С. 5 - б.

3. Степанов iL®. Решатель задач системы автоматизированного синтеза и анализа систем автоматического управления //Аналитические методы синтеза регуляторов. Межвуз.научн.сб.- Саратов: СПИ, КМ. С. 116 - 129. '

'3. Александров А.Г., Марков A.A., Степанов М.5. Автоматизация решения задач анализа динамики и синтеза алгоритмов работы ■ САУ и АСУ ТП в диалоговой система TASLWIMV/Программное, алгоритмическое и техническое обеспечение АСУ ТП. Iii Всесоюзная научно-техническая конференция: Тезиси докладов,- Твэдсент:ТааШ( 1085. С. 57 - 58.

' ' 5. Степанов M.S. 00 одном подходе к построения ветвящихся 'аланов рссаш задач ТАУ в реаатело задач системы автоматизированного синтеза и анализа САУ//Аналитические методы синтез* регуляторов. Межзуз.научи.п5.- Саратов: СПИ, 1985.. С. 73 -

6. Александров А.Г., Марков A.A., Степанов М.Ф. Диалоговая систенп екгггеза м анализа линейных систем автоматического управления/Алгоритмизация и ирэгражировашв задач управления. Сборник материалов Московской Korjepe«?«» кздодрх учёных,- 1,1.: ИГО ПРЙБОРПРОЙ км. С.Й.Завзясза, 2234. С. 10 «■ 19.

7. Александров А.Г., Степанов M.S., Парков A.A. Аетоматкза-Iулп синтеза цифровых рсгудятсрог. систем автоматического управле-нич (САУУ/Ь&кровроцссгоршо системы автоматизации технологических процессов. Веесохэкая иоучно-тожайкская конференция: Тезису докладов.- Новосибирск: К&ТИ, 1237. С. 52 - 53.

8. Степанов M.S. Автоматическое резание задач синтеза сис-'тгм автоматического управления (САУУ/Соэрсмшдакр проблем» автоматического убавления.УII Бсёооэзноо совещание молодых учзкях: Тезисы докладов.-Ы.: МЗ'ГУ, IS37. С. 203.

9. Степанов M.S. Подход к интеллектуализации САПР СЛУ//Расп~ рмделдннкз икфсрчационно-упра8.яяюзцш системы.- Саратов: СГУ,

ша. ü. 201.

10. Степеней М.С, Средства ргзенпя задач, интеллектуальной САПР £ЛУ/Л>сесспзнал конференция по искусственному интеллекту: Тезисы докладов.- И.: ЕГС АН СССР, 1938. Т. 3. С. 509.

П. Алскспдцро* А.Г., Степанов !J.S>. Подход к построению модели кновестпа задач ГАУ//Аналктнчос1:ие пагоды синтеза регуляторов. Меяоуп. научч. сб.- Саратов: СПИ, 1988. С. 74 - 89