автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Разработка математического, информационного и программного обеспечения системы оперативного диагностирования ЯЭУ

ОПЫТНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО МАШИНОСТРОЕНИЯ

УДК i521.039.58 : 681.518.5 На правах рукописи

СОКОЛОВ Сергеи Миханлйви

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО, ИНФОРМАЦИОННОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ; ЯЭУ

Специальность 05.14.03 - Ядерные э"ергстцческие установки

Автореферат диссертации на соискание / ученой степени кандидата технических, наук

\

НИЖНИЙ НОВГОРОД - 1996

Работа выполнена в ОКБ машиностроения

Научный руководитель:

академик РАН, профессор Мнтепков Ф.М. Официальные опяоиеитьг

доктор физико-математических наук, профессор Сабаез Е.Ф.

кандидат физико-математических наук Куприянов В.М.

Ведущая организация - Институт эдериых реакторов Российского научного центра "Курчатовский институт".

Защита состоится У/ июня 199^2 на заседании

диссертационного совета Д 063.85.04 Нижегородского государственного технического университета по адресу: 603150, г.Н.Новгород, ул.Мшшна, 24, корп.5, ауд.5232.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ.

Автореферат разослан аЬр&Л Я 1996 :

Учейый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук, доцент >СГМ. Дмитриев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из необходимых требований для достижения безопасности ЯЭУ является внедрение диагностических средств и, в частности, систем оперативного диагностирования (СОД), позволяющих идентифицировать аварийные процессы на ранних стадиях их развития.

В последние два десятилетия работы по созданню СОД ЯЭУ ведутся довольно активно, однако большинство из этих систем предназначены для решения локальных задач и обычно реализуют методы на основе анализа "шумов". Использование более универсальных, параметрических методов, применимых для диагностирования широкого круга оборудования н не требующих большого объема экспериментальных данных, часто затруднено из-за необходимости разработки сложных моделей установки, да и компьютерная реализация таких моделей в реальном масштабе времени не всегда возможна.

Лишь весьма незначительное число СОД сейчас реально эксплуатируется на ЯЭУ, остальные системы остаются на уровне опытных образцов или программных макетов.

Из-за относительной новизны ' и сложности области оперативной диагностики ЯЭУ, а также малочисленности публикаций по данной тематике разработка новых СОД является весьма сложной н трудоемкой задачей. Создание СОД невозможно без проведения серьезных научных исследований, в связи с чем тема диссертации представляется весьма актуальной.

Целью работы является разработка математического, информационного н программного обеспечения СОД ЯЭУ, основанной на диагностической модели продукционного типа. Для осуществления этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1) исследование диагностических моделей экспертного типа и проведение их сравнительного анализа;

2) разработка типовой продукционной диагностической модели;

3) разработка программного обеспечения СОД продукционного типа;

4) апробация продукционной модели и программного обеспечения на примере разработки СОД установки КТП-б;

5) проектирование инструментальных средств разработки СОД ЯЭУ.

Научная новизна. В диссертационной работе дан сравнительный анализ экспертных диагностических моделей и описана в формализованном виде процедура выбора оптимальной модели применительно к условиям конкретной задачи.

В диссертации разработана и доведена до уровня практической реализации • диагностическая модель продукционного типа. Для представления диагностических, знаний разработан специальный язык и предложен простой и эффективный способ отладки алгоритмов диагностирования с использованием упрощенного имитатора работы объекта.

Автором впервые проанализированы тенденции развития инструментальных программных средств в области создания СОД ЯЭУ и сформулированы основные принципы построения инструментальной среды для автоматизации разработки СОД.

Личный вклад автора. Поставленные в диссертации задачи решались автором самостоятельно или в составе коллектива разработчиков СОД. Исследование экспертных моделей и разработка типовой продукционной модели были выполнены автором самостоятельно. Принципы построения инструментальной среды дня разработки СОД ЯЭУ сформулированы совместно с Микншевым В.В. Программное обеспечение макета СОД продукционного типа и базовая версия инструментальной среды были созданы коллективом разработчиков под руководством автора. Апробация макета СОД КТП-6 и отладка алгоритмов оперативного диагностирования осуществлялись при непосредственном участии автора.

Положения, выносимые на защиту:

1) сравнительный анализ экспертных диагностических, моделей íi процедура выбора оптимальной модели;

2) язык представления знаний в продукционной диагностической модели;

3) структура информационного и программного обеспечения СОД продукционного типа;

4) проект инструментальной среды для автоматизации разработки СОД

ЯЭУ.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанная продукционная модель била взята за основу при формализации алгоритмов диагностирования в СОД установки КТП-6. Информационное п программное обеспечение этой системы построено на принципах, сформулированных в настоящей работе. Кроме того, обзор экспертных моделей оказал влияние на выбор базовой диагностической модели прн разработке проектов СОД установок ВПБЭР-600 и "Волнол'ом-3".

Апробация рпПоты. Основные положения диссертации докладывались на 2-й Всесоюзной научно - практической конференции. "Гибридные интеллектуальные системы" (Терскол, 1991), 3-й Всероссийской научно -практической конференции "Управление и информатизация - 94" (Н.Новгород, 1994), предстаилялись на конференции FLINS'94 (First ' International Workshop on Fuzzy Logic and Intelligent Technologies in Nuclear Science, September 19-21 1994, Mol, I3elgitim).

Публикации, По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, выпущено 7 научно-технических отчетов.

Диссертация состоит из введения, пссги глав, заключения, списка использованной литературы (87 наименований),

четырех приложений. Основной печатный текст занимает 146 страниц, в работе содержится 32 рисунка и 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются цели п задачи исследования, приводится общая характеристика работы.

В первой главе "Основные положения оперативной диагностики и современное состояние в области разработок СОД ЯЭУ" - рассматриваются особенности оперативного диагностирования ЯЭУ, анализируются проблемы разработки СОД, дается краткий обзор существующих систем и формулируются задачи, решаемые в диссертации.

Важным фактором обеспечения безопасности ЯЭУ является

ч.

совершенствование информационной поддержки персонала. Исследования деятельности операторов показывают, что помощь персоналу необходима прежде всего при выполнении им функций диагностирования.

Особенности диагностики ЯЭУ определяются прежде всего особенностями ЯЭУ как объекта диагностирования (ОД), среди которых можно отметить сложность конструкции ОД, большой объем первичной измерительной информации и наличие в ней помех и ошибок, невозможность иметь надежные статистические данные по неисправностям, нежелательность или невозможность проверочных возмущений, наличие человека - оператора в контуре управления.

Функционально диагностика ЯЭУ состоит из двух частей: оперативной диагностики и периодической диагностики. Основными задачами оперативного диагностирования являются: '

- контроль параметров технологического процесса и состояния элементов объекта диагностирования;

б

- оперативное обнаружение неисправностей (аномалий);

- прогноз развития аномалий;

- выявление и коррекция недостоверных показаний информационно -измерительных каналов;

- выработка рекомендаций по управлению установкой.

Все известные методы оперативной диагностики условно можно разделить на шумовые и параметрические. Параметрические методы, как и методы традиционного контроля, ориентированы на использование штатной системы датчиков и основаны на анализе отклонений теплотехнических, нентронно-фнзических, гидродинамических параметров от нормальных значений. Применение параметрических методов' расширяет крут диагностируемого оборудования, но часто затруднено из-за сложности построения точных моделей объекта и реализации их в реальном времени.

В самом общем виде СОД можно определить как систему технического диагностирования, функционирующую в реальном масштабе времени. СОД в большинстве случаев относится к классу систем функционального диагностирования, т.е. в процессе ее работы исключаются специально организованные тестовые воздействия. Отличительным признаком СОД является также то, что результаты работы системы носят характер рекомендаций.

Анализ существующих СОД позволяет условно выделить дьа поколения в развитии систем. Второе поколение СОД, начинающее свой отсчет со второй половины 80-х годов, характеризуется более совершенным техническим и математическим обеспечением, улучшенными показателями диагностирования, более развитыми формами человеке - машинного взаимодействия, внедрением технологий искусственного интеллекта.

В целом можно отметить, что опыт разработки, и внедрения СОД ЯЭУ во всем мире весьма незначителен. В нашей стране известно лишь

несколько систем на базе параметрических методов, доведенных до опытных образцов или макетов.

Наиболее важными компонентами СОД являются ее математическое, программное и информационное обеспечение. Математическое обеспечение (МО) представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, примененных в системе. Условно МО можно разбить на две части - общее и специальное МО. Общее МО составляют наиболее универсальные методы и принципы обработки диагностической информации, построения диагностических моделей и алгоритмов. Специальное МО включает . в себя специфические методы и алгоритмы, построенные с максимальным учетом особенностей конкретной задачи. Математическое обеспечение СОД практически реализуется в программном (ПО) и информационном обеспечении (ИО). '

Программное обеспечение СОД, в свою очередь, также делится на общее и специальное. Общее ПО составляют программы общего назначения (операционные системы, СУБД и т.д.). Специальное ПО предназначено для программной реализации диагностических методов и алгоритмов, а также для выполнения всех функций, связанных с ними.

В диссертации основное внимание уделено общим вопросам построения диагностических моделей, а также вопросам программной реализации СОД (т.е. разработке общего МО, специального ПО н структуре ИО).

Процесс разработки СОД ЯЭУ можно разбить на три этапа: подготовительный, макетирование, связь с объектом. Создание макетов -прототипов реальных систем - необходимо для отработки основных проектных решений и отладки диагностических алгоритмов без подключения к реальному объекту, работа которого имитируется программным путем. Интересно отметить, что уже на этапе создания макетов СОД возможно решить большинство вопросов, связанных с математическим, информационным и программным обеспечением. Согласно оценкам автора, "готовность"

обшего МО к концу второго этапа может достигать 95-100%, специального ПО - 90-95% и ИО - 80-90%.

В заключении первой главы обосновывается постановка задач, решаемых в диссертации.

Во второй главе - "Экспертные диагностические модели" - приводится обзор типовых моделей экспертного типа, проводится анализ данного класса диагностических моделей и формулируется процедура выбора оптимальной модели применительно ic особенностям конкретной задачи.

Все известные диагностические модели условно можно разделить на два основных класса - аналитические и экспертные. Поя экспертными моделями здесь понимаются не только модели с "интеллектуальными" свойствами, но и все модели, для . которых характерны качественные, приблизительные описания ОД, т.е. и традиционные для диагностики модели (логические, причинно - следственные).

Рассмотрены наиболее известные экспертные диагностические модели - таблицы неисправностей, деревья решений, продукционная модель системы INSIGHT, пространственно - временные таблицы, диагностические комплексы, модель системы СПРИНТ, модель системы DIAREX, деревья неисправностей, модель па базе параметрической и лингвистической структур и модель системы DISKET. Проанализированы формы описания неисправностей в рамках перечисленных типовых моделей, условия применения моделей и их основные возможности.

Проделанный анализ экспертных моделей позволяет дать обшую характеристику этого класса Моделей. Большое внимание уделено выявлению общих и особенных свойств описаний неисправностей в моделях и исследованию структуры описаний. В этой структуре выделено 3 уровня -уровень целого описания, уровень одной неисправности и уровень диагностических признаков.

Экспертные диагностические модели ориентированы прежде всего на стационарные' режимы функционирования ОД, сравнительно быстро развивающиеся неисправности, незначительную Шубину диагностирования (отдельные системы ОД, частично оборудование).

Среди особенностей наиболее развитых экспертных моделей можно отметить следующие:

относительная приспособленность к реальным условиям функционирования ОД (отказы датчиков, случайные "выбросы" значений параметров за уставки);

- возможность использования нечетких, приблизительных, диагностических знаний;

- возможность построения описаний неисправностей на основе обучения.

Для экспертных моделей в целом характерны относительная простота построения и уточнения моделей, а также простота их компьютерной реализации^

Проведенный анализ экспертных моделей оперативного диагностирования ЯЭУ завершается рекомендациями для разработчиков СОД по выбору (построению) диагностических моделей. Обращается внимание на факторы, которые необходимо учитывать при выборе модели (внешние требования к системе, особенности ОД, субъективные факторы).

Процедура выбора модели, наиболее оптимальной для условий конкретной задачи, может быть сформулирована следующим образом:

Шаг I. Если у разработчиков не имеется возможности провести большую расчетную работу по разработке аналитической модели и существуют сильные ограничения на быстродействие системы, то в этом случае целесообразно разрабатывать экспертную диагностическую модель.

Шаг 2. Если можно использовать большие объемы расчетных или экспериментальных данных по работе ОД, то проанализировать возможность

применения моделей, основанных на обучении (модель на базе параметрической и лингвистической структур или модель DISKET).

Шаг 3. Если знаний разработчиков по работе ОД достаточно для тогу, чтобы достаточно подробно описать динамику развитая неисправностей, то обратить внимание на динамические модели (шаг 46), в противном случае -на статические (шаг 4а).

Шаг 4а. Если описание неисправностей сводится только к перечислению диагностических признаков, то можно применить таблицы неисправностей, деревья решений или модель INSIGHT. Если же дополнительно требуется указать определенные временные задержки между наступлениями диагностических признаков • (обычно для переходных режимов), можно воспользоваться моделью СПРИНТ.

Шаг 46. Если в описаниях неисправностей необходимо учесть определенные временные задержки между диагностическими признаками, то можно применить пространственно-временные таблицы. Если такие задержки всегда неопределены,' то целесообразно остановиться на деревьях неисправностях, в крайнем случае - на диагностических комплексах. Если же задержки могут быть различных типов, рекомендуются модели DIAREX или DISKET.

В третьей глине - "Диагностическая модель продукционного типа" -дается описание типовой продукционной модели, разработанной для формализации алгоритмов оперативного диагностирования установки КТП-б.

Необходимость в разработке новой экспертной модели возникла в связи с тем, что уже известные диагностические модели не могли в полной мере удовлетворить всем особенностям задачи формализации описаний неисправностей (алгоритмов диагностирования) в СОД КТП-6. Среди этих особенностей можно отметить следующие:

- недостаточная изученность установки как объекта диагностирования

и ограниченные возможности получения расчетной я экспериментальной информации по поведению объекта;

- требование отслеживания нескольких развивающихся неисправностей;

- ориентация не только на стационарные, но и на плановые переходные и аварийные режимы работы объекта;

- большие объемы диагностической информации (значительное количество параметров, неисправностей и режимов).

Основной формой описания неисправностей в новой модели являются продукции (правила вида ЕСЛИ-ТО), поэтому модель в целом можно считать продукционной.

Автором разработан язык представления правил, являющийся формальным средством для описания неисправностей (диагностических знаний) в рамках продукционной модели. Имеющиеся в составе языка представления правил средства можно разбить на 3 уровня - базовые, специальные и дополнительные средства.

Базовые средства (сравнения различных типов, арифметические и логические выражения, комментарии) позволяют создавать простые правила, достаточные для описания неисправностей в виде логической комбинации диагностических признаков. Например:

М001: ЕСЛИ (1РГ<НУ И ёР1<НУ ТО

СООБЩ 3028 И Проверьте плотное закрытие вентилей

М002: ЕСЛИ [ЬСКГ1-ЬСКГ2>50] ИЛИ [ЬСКГ2-ЬСКП>50] ТО {СООБЩ 3092 СООБЩ 3001}

Специальные средства языка составляют паузы и ссылки на другае правила. Паузы описывают задержки между появлениями диагностических признаков. Ссылки на другие правша используются в качестве особых диагностических признаков. Например:

МООЗ: ЕСЛИ Т17<НУ И dT8>0 И Т18>ВУ И Р02.16 И

HE P V'40.003 И НЕ ©М40.009 И НЕ @М40.0!2 И НЕ @М40.013 И НЕ @М40.014 И НЕ @М40.015 И НЕ @М40.016 И НЕ ©М40.017 И НЕ @М40.018 И ПАУЗА>60 ТО

{СООБЩ 3105 СООБЩ 3106 СООБЩ 3110}

Язык представления правил имеет в своем составе средства для реализации вычислений и запоминаний, что позволяет формировать более сложные и нестандартные описания неисправностей:

М004: ЕСЛИ ЬСКПЧНУ И #572=0 ТО #572=1

М005: ЕСЛИ #572=1 И [СКГ1_ВН ИЛИ Обест_КГ] ТО #572=0

МООб: ЕСЛИ #572=1 ТО

СООБЩ 250 // Несанкционированное опускание СКГ1

М007: ЕСЛИ Р1<НУ И $14(2)>=2 ТО // Появление М40.036 не менее 2-х раз за период <= 1 ч {СООБЩ 3031 СООБЩ 3033}

Дополнительные средства языка (синонимы, директивы) способствуют улучшению читабельности правил к достижению их компактности. Ниже демонстрируется пример использования директив при подключении к головному описанию целой группы правил, причем при втором подключении во всех правилах этой группы осуществляются указанные замены. .Fa5l //Подключение правил из файла а51

.FR а51 // Подключение правил нз файла а51

{А51.088}={А51.099) //Замена меток правил

(Апг1.3)={Апг2.4) // Замена имен параметров

(К221 }={К222)

(СООБЩ 3048)={СООБЩ 3056) // Замена номеров сосбшеннГ! (СООБЩ 3049}={СООБЩ 3057}

Изложение особенностей языка представления правил заканчивается его формальным заданием с использованием аппарата теории формальных языкое и грамматик (нормальной формы Бэкуса-Наура и рекурсивных сетей переходов Вудса). Применение этих формализмов позволяет не только дать точное описание языка представления правил, но и упростить его программную реализацию. Головная диаграмма сети Вудса, описывающая язык представления правил, показана на рис.1.

Присвоение Действие

Рнс.1. Головная диаграмма сети Вудса для языка представления правил

Особенностью продукционной модели является независимое от праши описание сообщений (диагнозов, рекомендаций). Тексты сообщений и и; атрибуты описываются средствами специально разработанного язык; представления сообщений.

11_ЛЮТсрт.ой_1Д№? - "Программное и информационное обеспечение СОД продукционного типа" - рассматриваются архитектура и принцип! функционирования макета СОД продукционного типа, особенности ег программного к информационного обеспечения.

СОД можно отнести к автоматизированным системам, которые эпределяются как организационно-технические системы, обеспечивающие выработку решений на основе автоматизации информационных процессов. Опыт создания автоматизированных систем позволил выработать ряд принципов, -которыми необходимо руководствоваться при разработке подобных :исгем. Применительно к СОД особо следует выделить принципы развития и стандартизации, поскольку разработка СОД возможна только по пути поэтапного создания нескольких вариантов системы, от ее простого макета до действующей системы.

Наиболее простой макет СОД может выполнять следующие функции: программная имитация работы объекта, представление знаний, выработка диагнозов, их отображение и объяснение выдаваемых результатов. Типовая архитектура такого макета представлена на рнс.2.

Рис.2. Архитектура программного обеспечения макета СОД

Один из наиболее сложных программных модулей макета - транслято правил из внешнего представления во внутреннее, входящий в соста подсистемы представления диагностических знаний. В основе рабоп транслятора лежит метод синтаксически управляемого перевода на баз рекурсивных сетей перехода Вудса.

Отличительной особенностью макета СОД является наличие в ег составе имитатора работы объекта. В условиях отсутствия развитых моделе и других источников информации по работе объекта вполне допустим воспользоваться простым универсальным имитатором, ориентированным н отладку диагностических правил. Его особенностью является таблично задание тестовых значений параметров непосредственно пользователем.

Представляет интерес организация взаимодействия имитатора рабоп объекта н ядра СОД. В зависимости от требуемой скорости работы макет передача данных из имитатора в ядро может быть в темпе реального времен или ускоренной, а также может быть приостановлена.

Благодаря строгой формализации языка представления прави алгоритм работы подсистемы логического вывода удается сделать достаточн простым. Особенностями данного алгоритма по сравнению с алгоритмам выполнения компьютерных программ и алгоритмами работы эксперты систем являются непоследовательная обработка правил, периодичное! выполнения и учет результатов работы на предыдущих временных шагах.

Отличительной особенностью подсистемы логического вывода являете возможность работы с недостоверными значениями параметров, соответа ьующих неисправным датчикам. Для обработки недостоверных значени разработан специальный математический аппарат, в основе которого лежи небольшое расширение булевой алгебры. При вычислении истнност условий правил, кроме обычных понятий "истина" (1) н "ложь" (О используется понятие '"недостоверно" (?). При этом основные логически операции доопределяются следующим образом:

0 или ? = ? или о = ? ' ои-? = ?ио = о

1 ИЛИ ? = ? ИЛИ 1 = 1 1 И ? = ? И 1 = ? НЕ ? = ?

? ИЛИ ? = ? ? и ? = ?

Таким образом, истинность или ложность условия, в которое входят параметры с недостоверными значениями, в некоторых случаях может быть определена достоверно. Например, условие "А > 10 ИЛИ В > 10" при недостоверном А и В = 15 всегда будет истинным (? ИЛИ 1 = 1).

Информационное обеспечение СОД объединяет различные данные, необходимые для работы системы. Основное место в ИО занимают диагностические знания, хранящиеся в базе знаний (БЗ). Структура БЗ макета СОД продукционного типа показана на рис.3.

Режимы Параметры

Идентификатор режима Полное название Идентификатор параметра Полное т название

, Уставки

Идентификатор режима Идентификатор параметра Нижняя Верхняя уставка уставка

Правила

Идентификатор режима Внешнее представление правил режима

!

1 Идентификатор | оежима Внутреннее представление правил режима

| Сообщения

Идентификатор режима Внешнее представление сообщений режима

Идентификатор режима Внутреннее представление сообщений режима

Рис.3. Структура базы знании СОД

Для создания качественных диагностических знаний необходимо уделять большое внимание их отладке. Для обнаружения ошибок рагчичных типов (синтаксические, нарушение связности, семантические) предусматриваются свои методы. Наибольшую сложность при отладке . представляет тестирование, для чего в рамках макета, кроме имитации работы объекта, реализуется ряд полезных возможностей.

разработки СОД ЯЭУ" - анализируются тенденции развития инструментальных средств разработки диагностических систем и предлагается проект инструментальной среды, позволяющей автоматизировать создание СОД

Поскольку разработка СОД ЯЭУ - сложная и трудоемкая задача, с распространением подобных систем возникает необходимость в инструментальных программных средствах, облегчающих их создание.

Среди подобных средств следует выделить прежде всего оболочки, предстаатяющпе собой готовое программное обеспечение системы с пустой базой знаний. Задача создания прикладных систем на базе оболочек сводится в основном к разработке их информационного обеспечения.

Несмотря на высокую степень автоматизации разработки СОД с помощью оболочек, использование данного инструментария имеет свои недостатки. Кроме ограничений в количестве реализуемых функций, следует указать также жесткую привязку к определенным диагностическим моделям, методам, структуре БЗ, что в целом ограничивает применимость оболочек в пределах довольно узких предметных областей.

. Наиболее перспективным путем развития инструментальных средств для разработки СОД следует считать переход к автоматизации разработки всех видов обеспечения в комплексе. Инструментарий нового поколения должен охватывать по возможности все стадии создания СОД. Такие

'Инструментальная среда для автоматизации

ЯЭУ.

редства по сути будут являться интегрированными средами, автоматнзн-уюшими выполнение максимально, возможного числа функций азработчиков.

В диссертации предлагается проект инструментальной среды для заработки СОД, в оспове которой лежит конструирование программного беспечения систем из уже готовых модулей. На основе анализа ПО СОД родукцнонного типа удается построить типовую архитектуру СОД, по райней мере, для программных макетов. Типовыми можно сделать также труктуру базы знаний, программные модули и взаимодействие между ними, архитектура инструментальной среды показана на рис.4.

Особенности

задачи и и требования к СОД

Рис.4. Архитектура инструментальной среды

Одной из основных компонент инструментальной среды является юдсистема выбора диагностической модели, построенная в виде экспертной :истемы, в базу знаний которой закладываются сведения об нззестных ^агностических моделях. Рекомендации по выбору оптимальной модели >сповиваются на анализе особенностей копкретной задачи.

Ключевой компонентой среды является подсистема компоновки, выполняющая функции генерации ПО СОД и формирования структуры БЗ. Конфигурация ПО определяется в зависимости от выбранной диагностической модели ц требований разработчиков.

Возможности инструментальной среды в значительной степени зависят от набора типовых программных модулей. Архитектура среды позволяет относительно легко расширять архив типовых модулей, добавлять новые диагностические модели, реализоаывать другие варианты типовых подсистем.

Разработку инструментальной среды целесообразно осуществлял поэтапно. В процессе создания базовой версии среды осуществляет« апробация основных проектных решений. На следующем этапе происходи-наращивание среды большим числом типовых программных модулей, ) результате чего реализуется возможность разработки макетов СОД Окончательный, вариант инструментальной среды ориентирован н;

разработку реальных систем.

/

Юиеши1_ГЛЯ!ш - "Анализ опыта разработки СОД" анализлруютс: результаты апробации типовой продукционной модели и программной макета СОД при отладке алгоритмов оперативного диагностирован» установки КТП-б, а т«ткже описываются особенности реализации базово версии инструментальной среды.

Наиболее полно теоретические положения диссертации реализованы СОД КТП-6. Целью данного проекта являлась отладка алгоритме оперативного диагностирования (АОД) различных видов (идентифнкаци текущего режима, АОД элементов оборудования, АОД в стационарны; маковых переходных и аварийных режимах эксплуатации). Цт осуществления этой цели были реализованы два программных макета, перг-ом макете работа оот.екта имитировалась путем задания "вручнук значении параметров, во втором для этой цели использовался нрограммнь

комплекс моделирования динамики установки КТП-6.

Опыт реализации проекта СОД КТП-6 интересен как с точки зрения апробации продукционной модели, так и с точки зрения апробации программного обеспечения.

Средствами продукциоЕшой модели оказалось возможным сформали-зовать все алгоритмы в СОД КТП-6, однако эффективность применения модели для р'азлнчных групп АОД оказалась неодинаковой. Для оценки эффективности модели предложено проанализировать частоту использования различных средств языка представления правил при формализации алгоритмов. Если при. формализации алгоритмов использовались преимущественно простые и естественные средства языка (сравнения, ссылки на другие правила, директивы), то применение модели считается наиболее эффективным. Слишком частое использование специфических средств языка (внутренних переменных, присвоений) свидетельствует о недостаточной эффективности модели.

Проведенный анализ показал наибольшую эф>фектнвность продукционной модели при формализации АОД в стационарных режимах, а наименьшую - для алгоритмов идентификации, режимов и алгоритмов диагностирования элементов оборудования. Относительная неудача применения продукционной модели для некоторых видов АОД объясняется тем, что при первоначальной разработке алгоритмов не были учтены некоторые особенности функционирования объекта.

При разработке программного макета СОД К.ТП-6 большое внимание было уделено принципам' развития, стандартизации и эффектавности. Благодаря этому удалось получить неплохие характеристики системы по быстродействию и памяти, сравнительно легко перейти от простого макета к более сложному и создать на базе данной системы инструментальный программный комплекс ГНОМ.

Под руководством автора разработана базовая версия инструментальной среды ДИАДЕМА. В ее рамках реализованы два универсальных имитатора работы объекта и две диагностических модели (продукционная и деревья неисправностей), что позволяет создавать несколько вариантов архитектуры СОД. Реализация базовой версии среды ДИАДЕМА подтвердила жизнеспособность предложенных принципов построения инструментария высокого уровня, позволила апробировать общее ПО и заложить базу для дальнейшего развития этого инструментального средства.

В приложениях содержатся: 1) полное описание языка представления правил с помощью сетей Вудса; 2) примеры представления правил и сообщений на языках продукционной модели; 3) примеры содержимого экранов при работе с инструментальной средой ДИАДЕМА; 4) акт об использовании результатов диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен сравнительный анализ экспертных диагностических моделей, выявлены общие свойства моделей этого класса. Описана процедура выбора оптимальной модели, позволяющая наиболее полно учесть особенности конкретной задачи.

2. Разработана типовая продукционная диагностическая модель, в рамках которой неисправности описываются в виде, правил ЕСЛИ-ТО. Имеющиеся в языке представления правил средства обеспечивают ясность и компактность описаний.

3. Разработан программный макет СОД продукционного типа, фактически являющийся инструментальным средством разработки систем с близкой предметной областью. Достоинством макета является его гибкость, позг-ол.чющая относительно легко модифицировать информационное обеспечение н наращивать возможности СОД в целом.

\

4. Типовая продукционная дцашостическая модель и программный макет СОД на базе этой модели были успешно апробированы при отладке алгоритмов оперативного диагностирования установки КТП-6.'

5. Предложен проект инструментальной среды для автоматизации разработки СОД ЯЭУ, в основе которой лежит конструирование программного обеспечения СОД из готовых типовых модулей. Разработана базовая версия среды, ' подтверждающая жизнеспособность основных положении данного проекта.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что предложенные в ней принципы построения математического, информационного и программного обеспечения СОД продукционного тина были реализованы при разработке макета СОД установки КТП-6. Кроме тоги, обзор экспертных моделей оказал влияние на выбор базовой диагностической модели при разработке проекта СОД установки ВПБЭР-600 и "Волнолом-3".

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Аверьянов C.B., Кадашов А.II., Соколов С.М., Мурзенко И.В. Автоматизированная система форматизации экспертных знаний, и заполнения баз данных систем оперативной диагностик!! энергетических установок И Управление и информатизация - 94: Тез.докл. 3-й Всероссийской научно - практической конференции. - Н.Новгород, 1994. - с.129-130.

2. Микишев В.В., Соколов С.М. Принципы разработки инструментальной среды для построения интеллектуальных систем оперативной диагностики // Вестник Московского государственного технического университета. Сер. Приборостроение. - 1994. - № 2. - с.29-39.

3. Микишев В.В., Снтнов A.B. Соколов С.М. Экспертный подход при создании системы оперативной диагностики для ядерных-энергоустановок //

Тез. докл. 2-й Всесоюзной научно-практической конференции "Гибридные интеллектуальные системы"'. Часть 1. Вопросы автоматизации извлечения знаний, экспертные системы. - Ростов-на-Дону -Терскол, 1991. - с.153-155.

4. Соколов С.М. " Проблемы разработки систем оперативною диагностирования ядерных энергетических установок // Управление и информатизация - 94: Тез.докл. 3-й Всероссийской научно - практической конференции. - Н.Новгород, 1994. - с.126-128.

5. Соколов С.М. Оперативное диагностирование ЯЭУ на базе продукционной модели // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 1995. - №6. -с.20-23. ,

6. Mikishev V., Sokolov S., Tarassov V. Building integrated environment for the development of intelligent on-line diagnostics systems. - In: Proc. of the First International Workshop on Fuzzy Logic and Intelligent Technologies in Nuclear Science (FLINS'94), September 19-21 1994, Mol, Belgium. - Singapore: World Science, 1994, pp. 188-193.

7. Mikishev V., Sokolov S„ Tarassov V. Building integrated environment for the development of intelligent on-line diagnostics systems. - In: Fuzzy Logic and Intelligent Technologies in Russia. Selected Russian Contributions of FLINS'94. -Ed. by Da Ruan, Gcrt de Cooman,, Alexander r.Ryjov. FL1NS, Volume 3, SCK*CEN, Belgium, 1995, pp.111-116.

Поди., к печ. С % Формат 60x84 '/16- Бумага /с .

Печать офсетная. Уч.-изд. л. . Тираж экз. Заказ /<УУ .

Бесплатно.

Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул.Минина, 24.