автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка подсистемы автоматизированной оценки сложности САР параметров технологических объектов для САПР систем управления

На правах рукописи

БЕТРОЗОВ ОЛЕГ МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ СЛОЖНОСТИ САР ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ САПР СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Специальность 05.13 12 - Системы автоматизации проектирования (промышленность) по техническим наукам

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗ173281

Владикавказ 2007

003173281

Работа выполнена на кафедре «Информационные системы в экономике» в Северо-Кавказском Ордена Дружбы Народов Горно-Металлургическом институте (Государственном технологическом университете)

Научный руководитель:

кандидат технических наук Столбовский Дмитрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Хосаев Хазби Сахамович кандидат технических наук Бабанова Наталья Ивановна

Ведущая организация:

ОАО «Электроцинк» г Владикавказ

Защита диссертации состоится //. //2007г в 14 на заседании диссертационного совета Д212.246 01 в Северо-Кавказском Ордена Дружбы Народов Горно-Металлургическом институте (государственном технологическом университете) по адресу 362021, РСО-Алания, г Владикавказ, ул Николаева, 44, СКГМИ(ГТУ) Факс (8672)749945, E-mail' skgtu@skgtu ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СКГТУ

Автореферат разослан /¿>2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета Д212 246 01, д т н , доцент

В П Алексеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анализ опыта проектирования технологических объектов (ТО) позволяет представить весь комплекс работ в виде последовательной схемы получения решений, т е определение структуры и параметров технологических объектов (ТО) на первом этапе и систем автоматического управления (САУ) и регулирования (САР) на втором этапе, исходя из целей функционирования ТО и САУ (САР)

Известно, что основной особенностью проектирования иерархических систем управления (СУ) сложными ТО является решение практически на всех этапах задач динамического расчета, связанных со структурным и параметрическим синтезом локальных САР (САУ) нижнего (исполнительного) уровня, обеспечивающих заданное качество и точность управления или регулирования Однако, в рамках разрабатываемых в настоящее время систем автоматизированного проектирования (САПР) СУ сложными ТО приходится решать еще и задачи, связанные с разработкой СУ, удовлетворяющих целому ряду дополнительных требований, например, по надежности, стоимости и др Задача проектирования по существу является многокритериальной, причем некоторая часть критериев, как правило, не формализована полностью

Сложность проблемы создания САПР СУ обусловлена как большим объемом работы, так и наличием некоторых научных проблем, не нашедших решения в теорий управления, вычислительной математике и т п, например, проблема сочетания точностных и технических характеристик проектируемых СУ

В целом задача проектирования, создания любой машины или технической системы есть разумный компромисс между ее качеством и сложностью При этом сложность всегда является ограничивающим фактором для качества Без учета этого ограничения задачу достижения наивысшего качества функционирования СУ нельзя считать правильно поставленной Требования к качеству управления и к сложности являются антагонистическими Поэтому для учета сложности уже на этапе проектирования необходимо вводить в рассмотрение требования, предъявляемые не только к динамическим и точностным характеристикам системы, но и к таким характеристикам СУ, как надежность, стоимость, вес, габариты и тд Возникает проблема обеспечения не только «технической», но и «математической» корректности постановок задач управления Понятие сложности для СУ становится таким же кардинальным понятием, как и информация

Проведенный анализ работ, связанных с развитием принципа сложности и его использования в различных задачах проектирования систем управления (СУ), особенно на ранних этапах, позволил выявить основные трудности, стоящие на пути решения проблемы автоматизации расчета и проектирования СУ

Своевременность и актуальность решаемых в настоящей работе проблем заключается, прежде всего, в том, что в ней поставлена и решена задача оптимального проектирования САР параметров ТО с использованием показателей сложности на различных этапах их структурного синтеза Такая постановка определялась известным положением о том, что именно на этом раннем этапе проектирования СУ управления сложными ТО решаются базовые проблемы проекти-

рования САР обеспечение устойчивости, задаваемого качества и надежности управления (регулирования) технологических параметров сложных ТО при минимально возможной сложности СУ в делом

Целью диссертационной работы является исследование и разработка подсистемы автоматизированной оценки сложности САР параметров многомерных технологических объектов для САПР систем управления

Поставленная цель потребовала решения следующих задам

1 Системный анализ основных проблем, принципов и особенностей проектирования СУ сложными ТО, исследование и постановка задачи разработки подсистемы автоматизированной оценки сложности САР параметров ТО в процессе их структурного синтеза с использованием критерия сложности

2 Разработка методологической основы и выбор стратегии оптимального проектирования САР параметров сложных ТО с использованием показателей сложности на различных этапах их структурного синтеза

3 Исследование и разработка машинно-ориентированных алгоритмов оценки сложности САР параметров ТО в процессе их структурного синтеза в рамках САПР СУ ТО

4 Разработка структуры средств, информационного и специального программного обеспечения подсистемы автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров для САПР СУ ТО Анализ эффективности функционирования разработанной подсистемы автоматизированной оценки сложности САР для САПР СУ ТО

Методы исследования Проводимые исследования базировались на положениях технической кибернетики, методах математического моделирования статического и динамического поведения сложных технологических объектов, методах синтеза и анализа многомерных САР технологических параметров, имитационного компьютерного моделирования функционирования сложных объектов и систем управления, математических методах оптимизации, теории сложности систем и математической статистики

Научная новизна работы

1 На основе результатов проведенного анализа различных подходов к применению принципа сложности при проектирования различных СУ выбран подход к оценке сложности САР параметров ТО соизмерением этой характеристики с затратами на их наладку, позволяющий сопоставлять по сложности различные варианты структурной организации САР одного и того же ТО в процессе их структурного синтеза

2 Разработан новый подход и стратегия реализации эволюционного принципа синтеза оптимальной структуры САР параметров многомерных ТО с использованием предложенной оценки сложности, обеспечивающий выбор вариантов организации САР, удовлетворяющих требованиям устойчивости, точности и надежности при минимально возможной сложности

3 Разработаны машинные алгоритмы для подсистемы оперативной оценки сложности анализируемых в процессе автоматизированного выбора оптимальной

организации контуров регулирования минимально возможной сложности в условиях многомерности объекта управления

4 С использованием разработанных алгоритмов и предложенной концепции повышения эффективности взаимодействия средств САПР в условиях ее эволюционного развития разработана структура средств, информационное и специальное программное обеспечение программного комплекса СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров сложных ТО и алгоритмы его функционирования в условиях САПР СУ ТО

Практическая значимость работы:

1 Выбрана машинно-ориентированная методология и предложена эволюционная стратегия оптимального структурного синтеза САР параметров сложных ТО с использованием оценок сложности анализируемых вариантов организации САР

2 В соответствии с выбранной методологией и стратегией проектирования САР, предложенными алгоритмами оценки сложности анализируемых вариантов организации САР и концепцией повышения эффективности взаимодействия средств САПР, выявлен состав программных средств и разработан программный комплекс СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР параметров ТО для САПР СУ сложных ТО

3 Разработанные в диссертации машинные алгоритмы и комплекс программ приняты к использованию в НПК «Югцветметавтоматика» (г Владикавказ) при разработке систем управления технологическими процессами и производствами металлургической отрасли

4 Предложенные алгоритмы оценки сложности приняты к использованию при создании САПР СУ ТО, разрабатываемой в СКГМИ (ГТУ) в рамках НИР и ОКР. Результаты проведенных исследований в форме прикладных программ анализа сложных систем используются в учебном процессе в СКГМИ (ГТУ) при подготовке специалистов в области САПР

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается

• результатами экспериментальных исследований,

• результатами вычислительных экспериментов,

• соответствием теоретических и экспериментальных исследований,

• работоспособностью разработанной универсальной подсистемы автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров ТО

На защиту выносятся:

1 Результаты системных исследований различных подходов к применению принципа сложности при проектирования различных СУ и выбора подхода к оценке сложности САР параметров ТО соизмерением этой характеристики с затратами на их наладку, позволяющий сопоставлять по сложности различные варианты структурной организации САР одного и того же ТО в процессе их структурного синтеза

2 Новый подход и стратегия реализации эволюционного принципа структурного синтеза САР параметров многомерных ТО с использованием предложенной оценки сложности, обеспечивающий выбор вариантов оптимальной организации САР, удовлетворяющих требованиям устойчивости, точности и надежности при минимально возможной сложности.

3 Разработанные машинные алгоритмы оперативного расчета показателя сложности анализируемых в процессе проектирования вариантов структурной организации САР, обеспечивающие выбор оптимальной организации контуров регулирования минимально возможной сложности в условиях многосвязанности и многомерности динамического объекта управления

4 Структура средств, информационное и специальное программное обеспечение программного комплекса СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров сложных ТО и алгоритмы ее функционирования в условиях САПР СУ ТО

Апробация работы. Основные результаты проведенных в диссертации исследований были представлены и обсуждены на. V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий проблемы и перспективы интеграции науки и образования», Владикавказ, 2004, Международном форуме по проблемам науки, техники и образования «III тысячелетие - новый мир» — Москва, 2005, на ряде научно-технических конференций профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СКГМИ в 2003-2004 гг

Личный вклад автора Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно

Публикации Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения Работа содержит 168 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 196 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования

В первой главе проведены результаты анализа основных задач и принципов проектирования систем управления сложными технологическими объектами с использованием средств автоматизации процессов проектирования, включая проблемы использования принципа сложности в задачах автоматизированного проектирования систем управления сложными ТО

При решении современных задач автоматизации сложных ТО возникает комплекс взаимосвязанных проблем Прежде всего, это определяется значительно возрастающей в настоящее время сложностью самих объектов автоматизации, определяемой в первую очередь совершенствованием технологических процессов и постоянно возрастающими требованиями к точности автоматического управления (регулирования) Кроме того, в современных многоуровневых СУ

осуществляется автоматизация сложных функций, связанных с принятием решений исходя из цели управления в целом и критериев эффективности каждого уровня СУ, и выработкой воздействий на управляемую систему низшего иерархического уровня. Многоуровневая структура современных СУ ТО диктует необходимость максимальной формализации решений задач автоматизации на всех иерархических уровнях В результате проведенных исследований показано, что эффективность построения современных многоуровневых СУ сложных ТО во многом зависит от локальных САР нижнего уровня, осуществляющих функции контроля и регулирования параметров, характеризующих протекание технологического процесса Рассмотрены вопросы оптимального проектированием СУ, под которым понимается выбор оптимальной структуры, параметров, алгоритмов и законов управления, обеспечивающих требуемое качество и точность управления, а также выполнения других требований, предъявляемых к системе- технической сложности, надежности, стоимости реализации Поскольку достижимое качество управления всегда ограничивается сложностью СУ, решение задачи проектирования должно обеспечить разумный компромисс между ее качеством и сложностью, косвенно характеризующей также надежность и стоимость системы Прказана роль теории автоматического регулирования и управления, теории информации, теории оптимальности и теории систем при решении задач создания СУ сложными ТО Рассмотрены некоторые проблемы совместное проектирование, предполагающего соответствие СУ технологическому процессу и учет задач управления при его разработке

Весь процесс проектирования, как процесс принятия решения представляется в форме трех связанных этапов «внешнее проектирование», «формирование облика» системы и «внутреннее проектирование» Проводится их анализ и особенности реализации. В главе анализируется место и роль системной методологии с численными методами анализа и синтеза, ориентированными главным образом на применение современных ЭВМ

Одной из важнейших задач при создании САПР является выбор проектных процедур, подлежащих автоматизации Для ее решения необходимо формализовать процесс проектирования, составить его математические модели Показано, что решение вопроса о необходимой степени соответствия разрабатываемых математических моделей для целей проектирования объекту управления должно быть связано с требованиями к СУ, рассматриваемой на её основе

Учитывая, что основой решения задач проектирования СУ ТО является синтез, анализ и оптимизация, отмечается важность рассмотрения этих этапов в их тесной взаимосвязи и в органическом единстве с принципами процесса принятия проектного решения, осуществляемых на всех стадиях решения задачи При этом важнейшим фактором успешного решения всего комплекса проблем эффективного проектирования СУ ТО становится необходимость автоматизации прежде всего некоторых творческих функций проектировщика на ранних стадиях разработки, когда формируется облик проектируемого объекта, выявляются и формулируются основные принципы его функционирования и разрабатывается его структурная организация, отвечающая требованиям надежности, качества при

минимально возможной сложности. Незначительный объем исходной информации и высокая цена проектных решений, присущие ранним стадиям проектирования, сегодня должны стать предметом особого внимания при создании и развитии методологии автоматизированного проектирования СУ различных технологических объектов Показано, что важнейшим показателем оптимальности проектируемой СУ ТО является ее сложность, оценка которой на отдельных этапах позволяет принимать оптимальные решения

Анализируя основные аспекты использования принципа сложности в задачах автоматизированного проектирования СУ, отмечается важность использования при построении шкал сложности ряда сформулированных в работе признаков Показано, что принцип сложности является эффективным средством решения важных проблем проектирования СУ При этом шкалы сложности могут соответствовать набору вариантов, подлежащих анализу, а стратегии отыскания вариантов минимальной сложности есть стратегии проектирования оптимальных систем В главе на основании анализа различных гипотез о выражении функционала сложности обосновывается возможность применения принципа сложности при синтезе самых различных классов СУ Для реализации этой возможности в каждом конкретном случае необходимо выражение функционала сложности, отвечающее существу поставленной технической задачи. Отмечается необходимость исследования особенности синтеза систем с частично заданной структурой с позиции принципа сложности, сформулировать соответствующие критерии и алгоритмы В главе проводится анализ различных подходов к использованию принципа сложности при проектировании СУ различных классов

^Результаты проведенных исследований позволили выдвинуть ряд вопросов теоретического и методологического характера, решение которых актуально в условиях САПР с точки зрения оптимального проектирования СУ ТО, поставить задачу и наметить основные пути исследования и разработки подсистемы автоматизированной оценки сложности САР технологических параметров в процессе их структурного синтеза для САПР СУ ТО

Во второй главе приведены результаты исследования и разработки методологии и машинных алгоритмов автоматизированной оценки сложности САР технологических параметров в процессе их структурного синтеза

Рассмотрение основных проблем проектирования СУ ТО с использованием принципа сложности основывается на представлении процесса проектирования как иерархии решений, которая представляется в виде дерева с разветвлениями Автоматизация проектирования требует решения на ЭВМ задачи перебора и поиска наилучшего решения'

Динамическую задачу проектирования СУ можно сформулировать следующим образом. Заданы уравнения управляемого процесса или объекта, например, вида

dv

~ = <p[x{t), u(t), f(t), t],

y(t) = C(t)x(t) + D(t)u(t),

где (р - вектор - функция, x(t)~ вектор состояния, и(г)-вектор управления, /(/)-вектор возмущений (контролируемых или неконтролируемых), y(t)- вектор выхода; C(r), D{t)— заданные функциональные матрицы соответствующих размерностей.

Заданы глобальный критерий, определяющий цель управления

F = F[x(t),u{t)J{t),tl (2)

критерии качества управления

J = J[x(t\u(t),f(t)-A (3)

и критерии, определяющие основные технические характеристики системы Nj = А^Дх(/),м(0,/(Д i] 7=1,2, ,т (4)

Требуется найти структуру и параметры управляющей системы, вырабатывающей вектор управления u(t) (например, в виде зависимости u(t) = u[x(t), ф таким образом, чтобы функционал F имел экстремальное значение, совместимое с ограничениями, например, в виде неравенств

J<J„, Nj<Nja, Ja, Nja - фиксированные величины , (5)

На основании проведенного анализа различных подходов к решению поставленной задачи в работе делается вывод о том, что проблема автоматизации проектирования СУ сложных ТО - это проблема рационального сочетания возможностей человека и ЭВМ при достижении цели проектирования, определяемой допустимой областью в пространстве критериев, устанавливающих техническую сложность реализации, качество управления и другие требования, предъявляемые к проектируемой системе с учетом неполноты и невысокого качества измерительной информации На передний план выходит проблема выбора структуры сложных многомерных систем, решение которой является творческим, трудно формализуемым процессом Сложность решения задачи проектирования СУ ТО в первую очередь обусловлена сложностью самого объекта управления, обладающим рядом специфических свойств и делающим задачу управления им уникальной по сравнению с другими задачами

Учитывая, что концепция иерархического управления дает удобную основу для развития рациональной процедуры решения задачи управления, а также следуя аналогии с рассмотренными в работах Арунянца Г Г, Lewkowitz I и других авторов примерами постановки задач управления сложными объектами, математически задачу проектирования СУ сложным ТО можно сформулировать как необходимость поиска структуры, параметров и выбора технических средств СУ, осуществляющих управление

и = u(x,v,z,t), (6)

при котором достигалась бы максимальная эффективность, т е

maxF*(u,y,z,v) (7)

и<=М

где U = {и/у = g(u,z,t),h(u,y,z,v,t)> о},F*(•) - мера эффективности, усредненная подходящим образом по соответствующему интервалу времени, /г(•) - набор не-

равенств - ограничений, налагаемых на систему, v(») - множество внешних входов, которые связаны с целями и ограничениями управления (например, спецификации продукции, экономические факторы итд); y = g(u,z,t)- модель ТС, в которой у,и, г - векторы выходных переменных, управляемых входов и входных возмущений, соответственно, х- множество измеряемых переменных, значения которых передаются регулятору (x = 0„,z„), где y„,za - векторы, обозначающие измеряемые компоненты вектора выходных переменных у и вектора входных возмущений технологического процесса z, соответственно)

Решение задачи проектирования СУ ТО непосредственно в форме приведенной постановки практически не реализуемо, по причине большой размерности задачи управления, сложности математических моделей процессов, сложности измерений и т.д. Показано, что переход к многоуровневому методу позволяет преодолеть упомянутые трудности при помощи декомпозиции общей задачи управления на несколько более простых проблем, которые могут быть решены с меньшими усилиями Тогда задача оптимизации (7) для удобства целесообразно представить в виде

шах P(m,y,z), т б M(z) (8)

meM(z) '

гдеM(z) = {m/у = g(m,г),h(m,y,z) > 0/; Р - мера общей эффективности (целевая функция); т - вектор управляющих переменных, у - вектор выходов установки, г - вектор входных возмущений; U - множество возможных и (условное по z), g и h - вектора ограничений в равенствах и неравенствах, соответственно

В соответствии с принятой стратегией декомпозиции применительно к задаче (8) будем считать, что её можно декомпозировать на N подзадач Тогда таxp^m^y^q^z), т, ем (9)

где М, ={щ/у, =g¡(m„q¡,z),hXm1,q„z)>0},

j = 1,2, ,N (10)

j-i

Обозначения в выражениях (9) и (10), за исключением qt, совпадают с обозначениями в формулировке задачи (8). Индекс г указывает на принадлежность векторов и функций к г -ой подсистеме Вектор qt обозначает входы в подсистему г, возникающие при взаимодействии с другими подсистемами Эти взаимодействия представляются в виде соотношений (10), в которых Tt¡ представляют

собой матрицы, состоящие из нулей и единиц, объединяющие компоненты q] с соответствующими компонентами Yj: В этом случае

я

Р{т,у,г) = ^р<(т1>У<><11>2) (11)

7=1

решения, удовлетворяющие системе ограничений т, (г = 1,2, и ограничениям взаимодействия вида (10), будут удовлетворять и общей системе ограничений М задачи (Е)

Анализируя основные методологические и алгоритмические решения автоматизированного структурного синтеза САР параметров сложных ТО в концепции многоуровневых СУ, в главе обосновывается эффективность использования для решения этой проблемы процедур построения логических деревьев подзадач управления, основанных на анализе взаимосвязей переменных процесса, представляющихся с помощью причинно-следственного графа

При выборе методов и машинно-ориентированных алгоритмов автоматизированного логического выбора структур САР принималось за основу, что синтез контуров регулирования (организации пар управляющая переменная - регулируемая переменная) предусматривает выполнение нижеследующих процедур спецификация целей регулирования, охватывающих всю задачу регулирования, определение контуров регулирования, реализация которых приводит к достижению целей, выбор измеряемых и управляющих переменных Показано, что предложенная методология обеспечивает разработку некоторых альтернативных структур управления, число которых может быть уменьшено за счет инженерных эвристик Кроме того, выбранная методология находится в полном соответствии с известными критериями структурной управляемости и наблюдаемости

С позиций оптимального проектирования задача структурного синтеза САР параметров сложных ТО заключается в определении таких вариантов структур, операторов управления САР и их параметров, которые обеспечивают удовлетворение заданных требований по качеству функционирования при минимальной сложности совокупности САР ТО в целом

Решение такой задачи предполагает, прежде всего, возможность оперирования объективной количественной мерой сложности систем автоматического регулирования Показано, что принцип сложности может являться эффективным средством решения важных проблем проектирования и автоматизации проектирования На основании проведенного анализа различных подходов к оценке сложности проектируемых систем и основных проблем практической реализации этих процедур был сделан вывод, что для промышленных САР, включающих ограниченную номенклатуру однотипных элементов, представляется более рациональным соизмерение сложности с трудозатратами на их внедрение и эксплуатацию Этот вывод следует из того, что величины трудозатрат, с одной стороны, определенным образом зависят от всех" перечисленных выше факторов, определяющих понятие сложности, с другой - имеют количественные выражения, объективность которых определена опытом и специфическими условиями внедрения и эксплуатации систем регулирования Анализ основных статей, имеющих место при внедрении и эксплуатации систем регулирования показал, что наиболее полно характеристики сложности отражаются величинами затрат на наладку систем

Проведенный анализ структуры данных, приведенных в действующих ценниках на наладку и эксплуатацию различных систем регулирования (управления) и их элементов (составляющих) показал, что в них при определенной структури-

зации явно просматривается возможность представления его в виде организованной структуры, носящей все необходимые признаки шкал сложности Все это дало возможность нахождения путей преобразования данных таких ценников в соответствующие по структуре и содержанию базы (банки данных), легко управляемые с использованием специальных средств Применение этих баз данных при реализации основных этапов автоматизированного структурного синтеза САР в соответствии с принятой стратегией оптимального проектирования обеспечивает возможность успешного решения задач выбора оптимальной структурной организации многомерных САР параметров сложных ТО, удовлетворяющих заданным требованиям по качеству при минимально возможной их сложности

Показано, что для многомерных систем, обычно описываемых матричными выражениями, удобным оказывается приведенное в литературе матричное определение стоимостной оценки сложности №-мерной системы

где £?„ (; = 1, ,Л') суммарная стоимостная оценка сложности устройств, входящих в сепаратную систему регулирования, — стоимостная оценка сложности алгоритма функционирования соответствующего устройства регулирования, Ы* -фактическое число связей в системе, а - коэффициент относительного усложнения наладки функционирования системы за счет связей

Тогда оценка сложности системы в целом (Р) определится нормой матрицы сложности & в виде

Приведенную оценку следует рассматривать не как абсолютную, а как сравнительную меру, те как меру, позволяющую сопоставлять по сложности различные варианты организации САР одного и того же объекта

Сложности формализации факторов структурных изменений в системах, обуславливают целесообразность привлечения эволюционного принципа синтеза, методологической основой которого является последовательная модификация некоторого исходного варианта системы до достижения приемлемого компромиссного решения Для практической реализации такого принципа синтеза оптимальной структуры многомерных САР сложных ТО предложена стратегия, включающая в себя два уровня принятия решений 1) вытекающих из анализа многомерной САР ТО в целом, 2) основанных на анализе отдельных подсистем регулирования Разработанная принципиальная схема процесса проектирования САР ТО с применением эволюционной стратегии представлена на рисунке 1

Отмечается, что описанные ранее подходы к построению и реализации эволюционной стратеги проектирования не связываются напрямую с оценкой сложности проектируемых объектов Показатель сложности в этих работах в лучшем случае рассматривается как возможный для использования показатель при организации процедур принятия решений на различных стадиях проектирования. При этом вопросы его расчета и конкретной привязки к определенным стадиям проектирования не рассматриваются

(12)

ниьх^х

,=1 м

n n

(13)

/ Необходимо снижение \ 1 требований к подсистеме

Рисунок 1- Принципиальная схема процесса проектирования САР сложных ТО с применением эволюционной стратегии синтеза

В главе приводятся особенности алгоритмической реализации основных этапов проектирования с использованием предложенной стратегии Результаты проведенных исследований по формированию матричного определения стоимостной оценки сложности системы легли в основу при разработке программного комплекса автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров сложных ТО (СОМР-1), ориентированного на использование в рамках САПР СУ при решении задач структурного синтеза многомерных САР

Разработанные алгоритмы расчета сложности вариантов организации контуров управления программно реализуются в рамках разработанной подсистемы SEL-1, основной целью которой является выбор варианта организации измерения анализируемой цели и ее регулирования (управления) характеризующегося минимальной сложностью, а также оценка полученной сложности САР ТО в целом Укрупненная блок-схема подсистемы SEL-1 приведена на рисунке 2

Программная реализация процедуры выбора наиболее простого варианта организации измерения представляется с последовательностью решения задач 1) разбиение полученных вариантов организации измерения на группы, определяющие использование соответствующих алгоритмов для оценки сложности, 2) анализ и принятие решений, 3) расчет сложностей вариантов организации измерений Алгоритмическую основу программного комплекса СОМР-1 составляет разработанная методика оценки сложности систем контроля и регулирования с использованием ценника на наладку приборов и средств автоматизации В работе приводятся особенности практической реализации основных этапов работы комплекса Результатом работы подсистемы SEL-1 является выбор варианта организации измерения анализируемой цели и ее регулирования (управления) характеризующегося минимальной сложностью, а также оценка полученной сложности САР ТО в целом Основные этапы работы комплекса СОМР-1 приведены ниже на рисунке 3

Предложенный алгоритм эволюционного проектирования САР параметров ТО может приводить в некотором смысле к локальным результатам Однако показано, что эти результаты могут быть вполне приемлемыми с практической точки зрения и дальнейшее усложнение алгоритма нецелесообразно

Проверка работоспособности разработанных машинных алгоритмов, положенных в основу при создании программного комплекса СОМР-1 проводилась при оценке сложности вариантов организации САР параметров хорошо описанного в литературе технологического процесса синтеза винилацетата

Сравнительный анализ времен решения поставленной задачи оценки сложности традиционным методом и с помощью разработанного программного комплекса дает возможность реальной оценки эффективности предложенных в настоящей работе решений

В третьей главе приведены результаты исследования и разработки программного комплекса автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров для САПР СУ ТО

На этапе исследования проблем и выбора концепции повышения эффективности взаимодействия средств САПР САР ТО в условиях ее эволюционного раз-

вития были сформулированы основные принципы, которые должны быть положены в основу при разработке САПР САР параметров сложных ТО.

/ Выбран j-ый вариант ^ ~т измерения n-й цели / CGF?=2

/ Выбран К-ый вариант Nv измерения n-й цели ¡ \ с GR=3

Найден вариант \ / организации САР ТО * I с минимальной -ч^ Необходима V \ сложностью ✓

Организация САР , ( модификация САР )

Рисунок 2 - Укрупненная схема подсистемы SEL-1 выбора организации САР ТО с минимальной сложностью

Выполнение этапов 1-8 для всех элементов анализируемой схемы САР

ВЫПОЛНЕНИЕ процедур 1- 9 для модифицированного варианта анализируемой САР

0>

В подсистему

имитации функционирования анализируемой САР

Модификация анализируемой

САР с целью удовлетворения поставленных требований или снижения ее

ВЫПОЛНЕНИЕ процедур 1-10 для всех САР анализируемого технологического | объекта (ТО)

Расчет сложности (р) структурной организации многомерной САР анализируемого объекта

НИ=12Х

; 5 ™ II

■ С, 0,

) НУ. ¡5,,

1 Т, о„ —р-аа—3- -р к -я II»!,»

« »■ с,

■ Т„ с» -^-Ы-сеэ-,- Л.-ПЯД ш,

. Лого слокпосн ниогбизрной САР 10 IV И

В подсистему «Принятие решений» комплекса ЮввУМ

Рисунок 3- Основные укрупненные этапы расчета сложности САР с использованием комплекса СОМР-1

Использование сформированных принципов позволило предложить наиболее эффективную структуру средств САПР САР параметров сложных ТО (рисунок 4).

Внешние ПЛП для реи^ния задач проектирования

И

САПР

СУБД

Банк Данных проектирования

с ^

БД 6Д ад ад

Управляющая программа САПР

"Т/

Интерфейс

ввода - вывода —

3

| Иштг^роеаянь® ППП

&вод уе*йдиых данных

Рисунок 4 - Укрупненная структура средств САПР САР ТО

Основным блоком системы становится управляющий программный комплекс, обеспечивающий необходимую последовательность выполнения этапов обработки и координации информационного обмена между компонентами САПР.

При разработке информационного и системного программного обеспечения для САПР САР сложных ТС предложен принцип организации информационного обмена между ее отдельными подсистемами и модулями через специальный универсальный интерфейс ввода-вывода. По мере развития САПР, новые подсистемы должны органично интегрироваться в единую систему проектирования. Они также должны взаимодействовать с единым банком данных проектирования (БнД) для получения исходных данных и вывода результатов для дальнейшего использования другими подсистемами. Учет всех этих является обязательным при формировании архитектуры САПР. В работе приводится анализ предложенной концепции организации взаимодействия прикладного программного обеспечения с банком данных проектирования через универсальный объектный интерфейс ввода-вывода, позволяющей не только повысить эффективность САПР САР

ТО в целом, но и создать необходимые условия для ее развития в условиях изменяющихся требований к составу задач и методам их решения

На основе анализа разработанного методологического и алгоритмического обеспечения оценки сложности многомерных САР были выделены основные режимы подсистемы СОМР-1 (рисунок 5) Фрагменты укрупненного алгоритма работы программного комплекса СОМР-1, разработанного в соответствии с результатами исследований, приведены на рисунках 6, 7

| Все о программе |—

| Форма 1 ь

I форма■ 11-

:

| Форма г

Помощь

Рисунок 5 - Основные режимы работы подсистемы СОМР-1

Среди основных подходов к архитектуре подсистемы были рассмотрены 1) реализация подсистемы в виде совокупности отдельных программных комплексов, связанных друг с другом посредством процедур экспорта-импорта результатной информации, 2) реализация подсистемы в виде комплексов с единым интерфейсом и базой данных с возможностью их подключения как библиотек динамической компоновки Учитывая достоинства и недостатки каждого из этих подходов, в качестве альтернативы был принят подход к реализации подсистемы в виде отдельных самостоятельных программных комплексов с единой системой управления, с общим единым для всех подсистем интерфейсом взаимодействия с пользователем и базой данных, но различным функционалом (децентрализованная архитектура) Предложенный вариант архитектуры программной системы предполагает абсолютную автономность функциональных подсистем в решаемых ими задач

Обеспечивающее программное обеспечение (ПО) управляющей подсистемы вызывает необходимую подсистему для решения конкретной задачи Обеспечивающее ПО подсистемы организует процесс решения задачи диалог с пользователем, ввод и вывод данных, запуск функционального ПО подсистемы

По окончании работы подсистемы результаты ее работы могут быть использованы управляющей подсистемой и другими функциональными подсистемами Все функциональные подсистемы имеют одинаковую архитектуру (рисунок 8)

Организация накопления информации подсистемы программного комплекса обеспечивается реляционными базами данных, разработанными по архитектуре ANSI-SPARC, предусматривающей трехуровневую организацию, реализующую логическую и физическую независимость данных

БД

«СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ»

Сохранение схемы

БД

«ЭЛЕМЕНТЫ»

Е=1

Пополнение БД «Элементы» нооымк данными

5 _I Заоериюнив рзбо-пя с

V Г модулем 8СНЕМА-1

5

Удаление записи из ЙД В «Элементы» |

¥

11

жМ; I

Й!! :

т -кн. 1

ИИ®» ;

УйШ...; |

*

Совокупность баз данных подсистем образует автоматизированный банк данных СОМР-1, который совместно используется всеми подсистемами для выполнения своих задач, а также для организации информационного обмена. Для заполнения банка данных СОМР-1 реализован единых для всех подсистем пользовательский интерфейс.

Рисунок 7 - Архитектура программного комплекса СОМР-1

В результате проведенной функциональной декомпозиции задач подсистемы ее программная логика делились на уровни При этом реализуемые функции объединялись в четыре большие группы 1) функции представления данных и организации диалога с пользователем, 2) функции взаимодействия системы с базой данных, 3) функции обработки данных в системе, 4) функции управления работой подсистемы Взаимодействие системы с базой данных (БД) организовано на основе архитектуры универсального доступа к данным (Microsoft Universal Data Access architecture), включающей в себя Microsoft ActiveX Data Objects (ADO) -интерфейс прикладного программирования для доступа к данным, хранящимся в различных источниках ADO и его расширения являются упрощенным высокоуровневым объектно-ориентированным интерфейсом для работы с OLE DB - методом доступа ко всем имеющимся данным через стандартный СОМ-интерфейс Для совместимости с более ранними разработками используется Open Database Connectivity (ODBC) - стандарт Microsoft для работы с реляционными БД.

Взаимодействие подсистемы с базой данных производится с помощью программной логики взаимодействия с базой данных, реализованной во всех подсистемах по единым правилам посредством стандартизованного в рамках все системы интерфейса доступа к данным

Логика представления данных выделена в отдельный уровень программной логики с тем, чтобы обеспечить независимость программной логики представления данных пользователю (пользовательского интерфейса) от состава и структуры представляемых данных Логика обработки данных различна и является функциональным программным обеспечением подсистем, реализующим разработанные машинно-ориентированные алгоритмы обработки данных Логика управления подсистемой выполняет общее управление работой подсистемой и связующие функции между элементами программной логики подсистемы Независимость уровней программной логики друг от друга позволяет повысить эффективность разработки программного обеспечения за счет снижения количества изменений одного уровня при изменении другого

На основе общей архитектуры системы, поставленных для информационного обеспечения задач и анализа существующих подходов, была разработан архитектура информационного обеспечения, включающая следующие элементы база данных управляющей подсистемы, базы данных функциональных подсистем; система управления базами данных (СУБД)

В качестве системы управления базами данных для общего банка данных и баз данных подсистем была выбрана СУБД Access 2002 Решение обусловлено наличием необходимого инструментария и классом разрабатываемой системы разрабатываемую систему планировалось использовать как на отдельных рабочих станциях, так и на серверах сети

Еще при постановке задачи исследования и разработки СОМР-1 и позднее при формировании требований к отдельным его подсистемам с учетом состава, объема и структуры данных, включаемых в базу данных отдельных функциональных подсистем, было показано, что статическая структура информационной базы не противоречит требованиям к многофункциональности и расширяемости

комплекса в целом и не снижает области его применения для решения всего комплекса задач в рамках САПР САР сложных ТО.

Рассмотрение различных подходов к реализации задачи разработки пользовательских интерфейсов, отражающих все особенности структуры комплекса СОМР-1, привело к выводу о целесообразности использования метода прямой увязки элементов управления с источниками данных. Разработанный пользовательский интерфейс представляет собой набор интерфейсов отдельных подсистем, обеспечивающих дружественный диалог системы с пользователем при решении всех предусмотренных комплексом СОМР-1 задач, включая решение всего комплекса стандартных задач: выбора информационного элемента; просмотр, редактирование, печать и экспорт его; запуск режима проведения расчетов; просмотр результатов и сформированных отчетов. Выбранный подход обеспечивает достаточную гибкость комплекса СОМР-1 к расширению и модификации.

Состав пользовательского интерфейса для каждой подсистемы комплекса СОМР-1 уникален. Это вызвано, прежде всего, различием решаемых в них задач. Тем не менее, в состав пользовательского интерфейса каждой подсистемы входят обязательные элементы, списки которых предоставляются пользователю в едином для всех подсистем виде. Примеры пользовательских интерфейсов для двух из программных модулей комплекса СОМР-1 приведены на рисунках 9, 10.

Окно вставки новой записи ебй

ПраВИЛЬНОГТИ

. Выбранное Положение ' - т:

Н«лвр отдела 11 (Тегммескне средству :Н«*ер раздело \ 2 (Средство преобраэоват р : Нон^ гй**** ' 11 (Устройство комарчч*

Ошибка при вставке записи в П,

Параметры нового показателя

Нанменсейние показателя "

Единица измерения

Значение

I Б л*. (мсеуль} г 0»1в.1утаиии сигналов низкеги: "Позиция Ео.1емлер Значение

заполнения

Рисунок 8 - Процедура вставки записи в БД и диагностики входящих данных модуля СИ «Показатели сложности» комплекса СОМР-1

Попе и.идикации суммарной сложности; еь/Орзниосо алёМёНта:

Поле ёь."6ора элемента С АР

тики САР ^

Контур г«гдл<роммня Р«скса1гирл(519)-> т>?г*1 й

^¡лтвта г»р«.>егрв IГ23} Ям.р^^ренциа^хый мамометр с гнеемобоодааос.

Ротлягер 1 <66 Гмтан рсгчяьооеагия) . .ЛИД ______

Система измерет-а пгрл^рл с«з11ушсиия (6141 ЛЬ<фферсиц>иов«ый .мегюмстр с лневмооыкааоь Компенсатор К К - ут 1р*ТМТ_2р«1 1_

з лвме«г Кп^плн ом>Ч5>уошиП с »-1 гф>«х>ас».1 •

: Выбор показателя ыз КЯ

Огдеп№ |НДИИ«»ОЯ»Я«" поко^дтаяй . . Т . . -...>■-■-;.; "• - ..' -7— . .

} 1 Прео6рв5»пкгсяь нгрпичшЛ №ме|)м1«и>«ый тсгптгтротчры. росхпла или чпоего! НГВЭ^Й]

РЛЯфпЬИ Првобр&эоо^гонь ппредмшчч (оронолфочмыЛ. »ормидошвмй) «жп|ш>лпц<«« 6.5

| 1 ¿1 Преовражмкиеяь масоггаб..ый ммрисхьш« 5.8

суммарной

: Поло формиропанил сложное^ И: : оь1бранногО эЯсмЬнто;еАР

сложности элемента САР

Рисунок 9. Окно интерфейса программного модуля СА1.С-1 «Расчет показателей сложности САР» комплекса СОМР-1

Экономическая эффективность разработанной подсистемы СОМР-1 рассчитывалась с использованием известной методики оценки трудозатрат при реализации отдельных этапов решения поставленных задач традиционным и автоматизированным методом при параллельном проведении расчетов традиционным и автоматизированным способом для многомерных САР объектов, результаты проектирования которых полно описаны в литературных источниках. В целом ожидаемый экономический эффект от использования предложенной методологии, алгоритмов и подсистемы СОМР-1 в целом при структурном синтезе САР параметров сложных ТО более 240,0 тыс. руб. на один промышленный объект с общим числом САР нижнего уровня двухуровневой СУ до 30.

- ^

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты

1 На основе результатов проведенных системных исследований основных подходов и аспектов автоматизированного проектирования САР параметров сложных ТО был сделан вывод о целесообразности и эффективности применения разработанных ранее методов логического структурного синтеза САР параметров в САПР СУ сложными ТО при осуществлении ранних этапов проектирования СУ, когда формируется ее облик, а получаемые решения этого этапа становятся основой для формирования расширенных заданий на проектирование СУ и ТО Показано, что успешное решение задач именно на этом этапе во многом определяет работоспособность и эффективность проектируемых СУ и ТО

2 На основе результатов проведенного анализа различных подходов к применению принципа сложности при проектирования различных классов СУ и возникающих при этом проблем, выбран подход к формализации оценки сложности САР параметров ТО соизмерением этой характеристики с затратами на их наладку, позволяющий сопоставлять по сложности различные варианты структурной организации САР одного и того же ТО в процессе их структурного синтеза

3 Предложена стратегия оптимального проектирования САР параметров ТО с использованием оперативных оценок сложности, обеспечивающая выбор вариантов организации САР, удовлетворяющих требованиям устойчивости, точности и надежности при минимально возможной сложности. Предложенные методы оценки сложности проектируемых САР легко ориентируются на использование их в САПР СУ сложными ТО.

4 Разработаны и реализованы машинные алгоритмы оперативной оценки сложности анализируемых в процессе проектирования СУ вариантов организации САР, обеспечивающие выбор оптимальной организации контуров регулирования минимально возможной сложности в условиях многомерности объекта управления

5 С использованием предложенной концепции повышения эффективности взаимодействия средств САПР в условиях ее эволюционного развития разработана структура средств, информационное и специальное программное обеспечение программного комплекса СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР параметров сложных ТО и алгоритмы его функционирования в рамках САПР СУ ТО

6 Разработанные алгоритмы и комплекс программ приняты к использованию в НПК «Югцветметавтоматика» (г Владикавказ) при разработке СУ технологическими процессами и производствами металлургической отрасли.

7 Предложенные алгоритмы приняты к использованию при создании САПР СУ ТО, разрабатываемой в СКГМИ (ГТУ) в рамках НИР и ОКР Результаты проведенных исследований в форме прикладных программ автоматизированного структурного синтеза САР параметров сложных ТО с использованием критерия сложности используются в учебном процессе в СКГМИ (ГТУ) при подготовке специалистов в области САГО"

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Арунянц Г.Г., Бетрозов О.М., Гурдзибеева А.Р. Имитационное моделирование в тренажерах операторов сложных технологических объектов В кн «Материалы V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий проблемы и перспективы интеграции науки и образования» - Владикавказ 2004-с 122-126

2 Арунянц Г.Г., Гурдзибеева А.Р., Бетрозов О М., Матевосян Г.В. Методологические аспекты и принципы реализации имитационных моделей в системах обучения операторов сложных объектов Межвузовский сборник научных трудов №1 (П) АН ВШ РФ, Владикавказ- 2003 - с 205-210

3 Арунянц Г.Г., Хузмиев М.М., Бетрозов О.М. К вопросу об использовании принципа сложности при автоматизированном структурном синтезе САР сложных ТО В кн - Международный форум по проблемам науки, техники и образования «Щ тысячелетие - новый мир» - Москва, 2005 - с 8-11

4 Бетрозов О.М., Хузмиев М.М., Арунянц Г.Г. Особенности создания и реализации стратегии оптимального структурного синтеза САР многомерных ТО с использованием критерия сложности Журнал «Труды молодых ученых», № 1 -Владикавказ ВНЦРАН, 2006 -с 11-19

5 Бетрозов О.М., Хузмиев М.М., Арунянц Г.Г. Особенности реализации подсистемы оценки сложности многомерных САР в САПР СУ технологическими объектами Журнал «Труды молодых ученых», № 1 - Владикавказ ВНЦ РАН, 2006 -с 19-27

6. Бетрозов О.М., Арунянц Г.Г. Некоторые аспекты программной реализации оценки сложности САР технологических параметров в САПР СУ технологическими объектами // Изв вузов, Северо-Кавказский регион, технические науки, Приложение 6 - Новочеркасск- 2006 - с 5-9

Сдано в набор 17 11 2006 г, подписано в печать 18 11 2006 г Гарнитура Times New Roman Печать трафаретная Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Уел печ л 1,0 Тираж! 00 экз Заказ №175

Типография ООО НПКП «МАВР», Лицензия ПД №01107, 362040, г Владикавказ, ул Августовских событий, 8, тел 44-19-31

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ АСПЕКТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ.

1.1. Основные задачи и принципы проектирования СУ сложными ТО.

1.2. Основные проблемы автоматизации проектирования СУ сложными ТО.

1.3. Основные аспекты использования принципа сложности в задачах автоматизированного проектирования систем управления.

Наряду с возросшей в последнее время потребностью во все более сложных технических системам, удовлетворяемых по мере развития методов и средств как физической реализации систем, так и проектирования, появлением широкой номенклатуры приборов и средств автоматизации, быстродействующей вычислительной техники и совершенных математических методов переработки информации, в корне изменивших системы управления (СУ), определилась тенденция к быстрому обновлению систем. В то же время, в силу несовершенства процесса проектирования, разработка СУ сложными объектами и её реализация занимают, как правило, более 2-х лет. Сложность современных СУ в целом и систем автоматического регулирования (САР) параметров сложных технологических объектов сегодня требует принципиально новых подходов и систем их проектирования, основанных на современных программно-технических средствах и развитых информационных технологиях, входят в противоречие с традиционными инструментами и технологией проектирования.

Все это определяет необходимость использования новых принципов проектирования, позволяющих комплексно решать эту проблему, разработка и внедрение нового инструментария проектировщика - системы автоматизированного проектирования (САПР). При этом, естественно, возникают новые задачи, для решения которых нужны новые подходы, принципы и модели и широкое применение диалога проектировщика с ЭВМ [1,2].

В настоящее время разработчики систем автоматизированного проектирования (САПР) СУ различного назначения большое внимание уделяют фундаментальным проблемам методологии автоматизированного проектирования отдельных компонентов СУ. Несмотря на достаточную развитость существующих сегодня методов синтеза и анализа САР, предполагающих использование в процессе их реализации развитых формализованных расчетных процедур, сегодня не только не исключается, а, наоборот, требуется от проектировщика реальное повышение уровня неформальных, творческих усилий. Поэтому особую важность приобретает вопрос! об уровне автоматизации самого процесса проектирования СУ сложными технологическими объектами (ТО) при выполнении машинных процедур синтеза и поиска оптимального распределения функций человека и ЭВМ в процессе решения ими задач в рамках САПР.

Принято считать, что проектирование ТО можно представить в виде последовательной схемы получения решений, включающей основные этапы: выбор структуры и параметров ТО; систем автоматического управления (САУ) и регулирования (САР), исходя из целей функционирования ТО и САУ (САР). При этом, в условиях традиционного проектирования технологи и конструкторы, как правило, не рассматривают проблемы динамической организованности ТО. В результате ТО получаются плохо приспособленными для автоматического управления, а СУ часто оказывается излишне сложной. Развиваемые в последнее время подходы к реализации совместного проектирования СУ с ТО предполагают обеспечение условий полного их соответствия друг к другу. Основными задачами при реализации такого подхода становятся развитие методов оптимального автоматизированного проектирования ТО и СУ, базирующихся на принципах системного подхода.

Известно, что основной особенностью проектирования иерархических СУ сложными ТО является решение практически на всех этапах задач динамического расчета, связанных со структурным и параметрическим синтезом локальных САР (САУ) нижнего (исполнительного) уровня, обеспечивающих заданное качество и точность управления или регулирования. Однако, в рамках САПР СУ сложными ТО приходится решать еще и задачи, связанные с разработкой СУ, удовлетворяющих целому ряду дополнительных требований, например, по надежности, стоимости и др. По существу проектирование в этих условиях представляется многокритериальной задачей, требующей научного решения широкого круга проблем (например, сочетания точностных и технических характеристик проектируемых СУ), связанных с разработкой новых машинно-ориентированных методов, алгоритмов и процедур, не нашедших решения в теории управления.

Принято считать, что сегодня область теории автоматического управления ограничена в основном алгоритмизацией динамических расчетов. Расширение этой области связывается, прежде всего, с включением в нее алгоритмизации процессов проектирования САР параметров сложных ТО и автоматизированных систем управления (АСУ), при которой кроме качества и точности управления учитываются основные технические требования (надежность, стоимость, вес, габариты и т.д.), предъявляемые к системе. Очевидно, что такого рода расширение необходимо для решения чрезвычайно актуальной сейчас проблемы автоматизации проектирования. Это достигается при помощи теории сложности, основанной на понятии сложности и принципах сложности.

Проектирование таких крупных объектов, как например АСУ сложным металлургическим или химико-технологическим объектом (ХТО), требует не менее 3-6 лет. Возрастающая сложность объектов проектирования вызывает увеличение стоимости, времени проектирования и штата проектировщиков. Именно темпы проектирования становятся сейчас узким местом в развитии и внедрении новой техники. Все сказанное подчеркивает большую актуальность проблемы автоматизации проектирования, т.е. формализации и переложении значительного числа функций, выполняемых проектировщиком, на ЭВМ. Кроме того, автоматизация проектирования уменьшает его стоимость.

Так как процесс проектирования представляет собой получение, сбор, передачу и переработку информации для принятия решений, направленных на устранение отклонений от цели проектирования, то он может рассматриваться как процесс управления по замкнутому циклу.

Задача проектирования, создания любой машины или технической системы есть разумный компромисс между ее качеством и сложностью. При этом сложность всегда является ограничивающим фактором для качества. Без учета этого ограничения задачу достижения наивысшего качества конструкции или функционирования системы нельзя считать правильно поставленной, так как современные технические средства в принципе позволяют достигнуть почти любого качества, а практически его приходится ограничивать. Сложность является одним из кардинальных свойств, которым характеризуются системы управления. Согласно Р. Эшби назначение кибернетики как науки именно в том и состоит, чтобы разрабатывать методы научного исследования очень сложных систем. Требования к качеству управления и к сложности являются антагонистическими в том смысле, что обычно требуется, чтобы качество управления было как можно более высоким, а сложность системы как можно более низкой. Поэтому для учета сложности уже на этапе проектирования необходимо вводить в рассмотрение требования, предъявляемые не только к динамическим и точностным характеристикам системы, в зависимости от которых выбирается функционал качества управления, но и по крайней мере к таким важнейшим техническим характеристикам системы управления, как надежность, стоимость, вес, габариты и т.д.

Именно такая постановки задачи оптимизации систем управления, удовлетворяющая указанному выше требованию учета не только качества, но и сложности реализации, называется «технически корректной» [3].

Кроме того, необходимо учитывать, что основным техническим свойством автоматизации проектирования и расчета СУ в настоящее время являются ЭВМ. Поэтому методы проектирования должны приводить к алгоритмам, которые возможно и удобно реализовать при помощи вычислительных машин, все шире используемых не только для расчета и проектирования, но и в качестве элемента контура управления для непосредственного управления в реальном масштабе времени. При этом оказывается, что с данной точки зрения известные методы решения задач теории управления нередко являются некорректными, прежде всего потому, что они не обеспечивают устойчивости решения в связи с неизбежными ошибками реализации алгоритмических процедур на ЭВМ и из-за погрешности входных данных.

Таким образом, возникает проблема обеспечения не только «технической», но и «математической» корректности постановок задач управления. Принцип или подход, направленный на то, чтобы при постановке проблем управления в первую очередь учитывать требования технической корректности, был назван принципом сложности [3]. При обеспечении технической корректности целесообразно стремиться одновременно обеспечить и математическую корректность.

Первые попытки учесть сложность при проектировании систем автоматического регулирования были сделаны в самом начале 50-х годов прошлого столетия при разработке частотного метода синтеза корректирующих устройств [4]. Метод, предложенный в [4], позволяет учитывать динамические свойства объекта регулирования и находить такие характеристики корректирующих устройств, которые были бы возможно более просто осуществимы и приближались к характеристикам, обеспечивающим протекание переходного процесса, принятое за оптимальное. Мера сложности при этом характеризовалась порядком числителя и знаменателя передаточной функции корректирующего устройства.

Можно с определенным приближением сказать, что понятие сложности для СУ является таким же кардинальным понятием, как и информация.

Первая попытка абстрактной математической формулировки понятия сложности в задачах оптимизации систем автоматического управления (САУ) в отечественной литературе была дана в работе [5]. Примерно годом раньше основные положения принципа сложности были опубликованы теми же авторами в работе [6]. Принятый в этих работах подход основан на введенном там же понятия сравнения по сложности операторов САУ. Причем в основу сравнения по сложности операторов САУ было положено понятие широты множества (класса операторов), показана естественность использования этого понятия.

Принцип сложности получил свое дальнейшее развитие в работах [7-14] применительно к различным задачам статистической динамики и задачам измерений. В [15] принцип сложности был применен к задачам оптимизации управлений. Этот принцип также использовался для алгоритмизации функциональных задач АСУ и автоматизации начальных этапов проектирования некоторых классов САУ.

Проведенный анализ работ, связанных с развитием принципа сложности и его использования в различных задачах проектирования систем управления (СУ), особенно на ранних этапах, позволил выявить основные трудности, стоящие на пути решения проблемы автоматизации расчета и проектирования СУ:

1. В теории автоматического управления до сего времени не создано машинно-ориентированных алгоритмических методов оптимизации, учитывающих требования не только к качеству (точности) управления, но и к основным техническим и экономическим характеристикам СУ (сложность, надежность, стоимость и т. д.).

2. Многие из типовых задач теории управления в их обычной постановке являются математически некорректными, а поэтому автоматизация расчета и проектирования СУ при помощи ЭВМ без принятия специальных мер либо затруднительно, либо вообще невозможна.

Своевременность и актуальность решаемых в настоящей работе проблем заключается, прежде всего, в том, что в ней поставлена и решена задача оптимального проектирования САР параметров ТО с использованием показателей сложности на различных этапах их структурного синтеза. Такая постановка определялась известным положением о том, что именно на этом раннем этапе проектирования СУ сложными ТО решаются базовые проблемы проектирования САР: обеспечение устойчивости, задаваемого качества и надежности управления (регулирования) технологических параметров сложных ТО при минимально возможной сложности СУ в целом.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка подсистемы автоматизированной оценки сложности САР параметров многомерных технологических объектов для САПР систем управления.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

1. Системный анализ основных проблем, принципов и особенностей проектирования СУ сложными ТО; исследование и постановка задачи разработки подсистемы автоматизированной оценки сложности САР параметров ТО в процессе их структурного синтеза с использованием критерия сложности.

2. Разработка методологической основы и выбор стратегии оптимального проектирования САР параметров сложных ТО с использованием показателей сложности на различных этапах их структурного синтеза.

3. Исследование и разработка машинно-ориентированных алгоритмов оценки сложности САР параметров ТО в процессе их структурного синтеза в рамках САПР СУ ТО.

4. Разработка структуры средств, информационного и специального программного обеспечения подсистемы автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров для САПР СУ ТО. Анализ эффективности функционирования разработанной подсистемы автоматизированной оценки сложности САР для САПР СУ ТО.

Методы исследования. Проводимые исследования базировались на положениях технической кибернетики, методах математического моделирования статического и динамического поведения сложных технологических объектов, методах синтеза и анализа многомерных САР технологических параметров, имитационного компьютерного моделирования функционирования сложных объектов и систем управления, математических методах оптимизации, теории сложности систем и математической статистики.

Научная новизна работы:

1. На основе результатов проведенного анализа различных подходов к применению принципа сложности при проектирования различных СУ выбран подход к оценке сложности САР параметров ТО соизмерением этой характеристики с затратами на их наладку, позволяющий сопоставлять по сложности различные варианты структурной организации САР одного и того же ТО в процессе их структурного синтеза.

2. Разработан новый подход и стратегия реализации эволюционного принципа синтеза оптимальной структуры САР параметров многомерных ТО с использованием предложенной оценки сложности, обеспечивающий выбор вариантов организации САР, удовлетворяющих требованиям устойчивости, точности и надежности при минимально возможной сложности.

3. Разработаны машинные алгоритмы для подсистемы оперативной оценки сложности анализируемых в процессе автоматизированного выбора оптимальной организации контуров регулирования минимально возможной сложности в условиях многомерности объекта управления.

4. С использованием разработанных алгоритмов и предложенной концепции повышения эффективности взаимодействия средств САПР в условиях ее эволюционного развития разработана структура средств, информационное и специальное программное обеспечение программного комплекса СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров сложных ТО и алгоритмы его функционирования в условиях САПР СУ ТО.

Практическая значимость работы:

1. Выбрана машинно-ориентированная методология и предложена эволюционная стратегия оптимального структурного синтеза САР параметров сложных ТО с использованием оценок сложности анализируемых вариантов организации САР.

2. В соответствии с выбранной методологией и стратегией проектирования САР, предложенными алгоритмами оценки сложности анализируемых вариантов организации САР и концепцией повышения эффективности взаимодействия средств САПР, выявлен состав программных средств и разработан программный комплекс СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР параметров ТО для САПР СУ сложных ТО.

3. Разработанные в диссертации машинные алгоритмы и комплекс программ приняты к использованию в НПК «Югцветметавтоматика» (г. Владикавказ) при разработке систем управления технологическими процессами и производствами металлургической отрасли.

4. Предложенные алгоритмы оценки сложности приняты к использованию при создании САПР СУ ТО, разрабатываемой в СКГМИ (ГТУ) в рамках НИР и ОКР. Результаты проведенных исследований в форме прикладных программ анализа сложных систем используются в учебном процессе в СКГМИ (ГТУ) при подготовке специалистов в области САПР.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается:

• результатами экспериментальных исследований;

• результатами вычислительных экспериментов;

• соответствием теоретических и экспериментальных исследований;

• работоспособностью разработанной универсальной подсистемы автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров ТО.

На защиту выносятся:

1. Результаты системных исследований различных подходов к применению принципа сложности при проектирования различных СУ и выбора подхода к оценке сложности САР параметров ТО соизмерением этой характеристики с затратами на их наладку, позволяющий сопоставлять по сложности различные варианты структурной организации САР одного и того же ТО в процессе их структурного синтеза.

2. Новый подход и стратегия реализации эволюционного принципа структурного синтеза САР параметров многомерных ТО с использованием предложенной оценки сложности, обеспечивающий выбор вариантов оптимальной организации САР, удовлетворяющих требованиям устойчивости, точности и надежности при минимально возможной сложности.

3. Разработанные машинные алгоритмы оперативного расчета показателя сложности анализируемых в процессе проектирования вариантов структурной организации САР, обеспечивающие выбор оптимальной организации контуров регулирования минимально возможной сложности в условиях мно-госвязанности и многомерности динамического объекта управления.

4. Предложенные принципы структурной организации и функционирования комплекса СОМР-У, обеспечивающие повышение эффективности взаимодействия средств САПР в условиях ее эволюционного развития, структура средств, информационное и специальное программное обеспечение программного комплекса СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров сложных ТО и алгоритмы ее функционирования в условиях САПР СУ ТО.

Апробация работы. Основные результаты проведенных в диссертации исследований были представлены и обсуждены на: V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования», Владикавказ, 2004; Международном форуме по проблемам науки, техники и образования «III тысячелетие - новый мир». - Москва, 2005; на ряде научно-технических конференций профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СКГМИ в 20032004 гг.

Личный вклад автора. Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 168 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 196 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом теоретических исследований и работ прикладного характера, представленных в настоящей диссертации, является исследование, разработка и реализация методологии, машинно-ориентированных алгоритмов и подсистемы автоматизированной оценки сложности многомерных САР технологических параметров для САПР СУ сложных технологических объектов. Разработанные методы и машинно-ориентированные алгоритмы предназначены для широкого их использования при решении широкого круга задач автоматизированного и традиционного проектирования подсистем нижнего уровня иерархических СУ сложными объектами.

Основные научные и практические результаты проведенных исследований можно сформулировать в виде следующих выводов.

1. На основе результатов проведенных системных исследований основных подходов и аспектов автоматизированного проектирования САР параметров сложных ТО был сделан вывод о целесообразности и эффективности применения разработанных ранее методов логического структурного синтеза САР параметров в САПР СУ сложными ТО при осуществлении ранних этапов проектирования СУ, когда формируется ее облик, а получаемые решения этого этапа становятся основой для формирования расширенных заданий на проектирование СУ и ТО. Показано, что успешное решение задач именно на этом этапе во многом определяет работоспособность и эффективность проектируемых СУ и ТО.

2. На основе результатов проведенного анализа различных подходов к применению принципа сложности при проектирования различных классов СУ и возникающих при этом проблем, выбран подход к формализации оценки сложности САР параметров ТО соизмерением этой характеристики с затратами на их наладку, позволяющий сопоставлять по сложности различные варианты структурной организации САР одного и того же ТО в процессе их структурного синтеза.

3. Предложена стратегия оптимального проектирования САР параметров ТО с использованием оперативных оценок сложности, обеспечивающая выбор вариантов организации САР, удовлетворяющих требованиям устойчивости, точности и надежности при минимально возможной сложности. Предложенные методы оценки сложности проектируемых САР легко ориентируются на использование в САПР СУ сложными ТО.

4. Разработаны и реализованы машинные алгоритмы оперативной оценки сложности анализируемых в процессе проектирования СУ вариантов организации САР, обеспечивающие выбор оптимальной организации контуров регулирования минимально возможной сложности в условиях многомерности объекта управления. Разработана структура средств, информационное и специальное программное обеспечение программного комплекса СОМР-1 автоматизированной оценки сложности многомерных САР параметров сложных ТО и алгоритмы его функционирования в рамках САПР СУ ТО.

5. Разработанные алгоритмы и комплекс программ приняты к использованию в НПК «Югцветметавтоматика» (г. Владикавказ) при разработке СУ технологическими процессами и производствами металлургической отрасли. Предложенные алгоритмы приняты к использованию при создании САПР СУ ТО, разрабатываемой в СКГМИ (ГТУ) в рамках НИР и ОКР. Результаты проведенных исследований в форме прикладных программ автоматизированного структурного синтеза САР параметров сложных ТО с использованием критерия сложности используются в учебном процессе в СКГМИ (ГТУ) при подготовке специалистов в области САПР.

1. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учеб. пособие для втузов 2-е изд., пере-раб. и доп.- М.: Высш. шк., 1986.-304 е., ил.

2. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов.-М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.-360 с. ил. (Сер. Информатика в техническом университете).

3. Солодовников В.В., Бирюков В.Ф., Тумаркин В.И. Принцип сложности в теории управления (о проектировании технически оптимальных систем и проблеме корректности). М.:, «Наука», 1977, 344 с.

4. Солодовников В.В. Синтез корректирующих устройств следящих систем при типовых воздействиях. Автоматика и телемеханика, 1951, № 5.

5. Солодовников В.В., Ленский В.Л. Синтез систем управления минимальной сложности. Изв. АН СССР. Техн. Кибернетика, 1966, № 2

6. Солодовников В.В., Ленский В.Л. Синтез систем управления минимальной сложности. МЕЯЕР ЕБ АиТОМАТ1КА, 1965, № 7

7. Солодовников В.В., Ленский В.Л. Регуляризация задач статистической динамики систем автоматического управления. ДАН СССР, 1967, т. 172, №6.

8. Солодовников В.В. Принцип минимальной сложности и его применение для регуляризации задач оптимального стохастического управления. Изв. Вузов СССР. Приборостроение, 1970, т. 13, № 3

9. Солодовников В.В., Бирюков В.Ф. Оптимальная обработка случайных сигналов. Труды V Международного конгресса 1МЕКО, Франция, Версаль, 1970.

10. Солодовников В.В., Бирюков В.Ф. Проблемы использования экспериментальной информации в задачах расчета оптимальных измерительных систем. Тезизы докл.УН Всесоюзн. Науч.-техн. Конф. «Кибернетические методы в теории и практике измерений». Л., 1970.

11. Солодовников В.В., Бирюков В.Ф. Алгоритмическое обеспечение решения некоторых задач статистических измерений. Тезисы докл. I Всесоюзн. Конференции «Теория и практика измерений статистических характеристик», Л., !972.

12. Солодовников В.В., Бирюков В.Ф. К проблеме идентификации и оптимизации линейных систем. Изв. Вузов СССР. Приборостроение, 1972, т. 15,№2.

13. Solodownikov V.V., Biriukov V.F. Aspecte der Auswahl der Menge der zulassigen Operatoren und deren Einfluss auf die Optimierung und Algorithmi-sierung der Messprozesse.- IMEKO VI, Dresden, DDR, 1973.

14. Солодовников B.B., Артеменко А.И. Применение принципа сложности для регуляризации некорректных экстремальных задач. ДАН СССР, 1973, т. 208, №4.

15. Арунянц Г.Г., Пагиев К.Х., Текиев В.М. Автоматизированный синтез и анализ многомерных систем управления технологическими объектами. Владикавказ: Иристон, 2000.-268 с.

16. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.-М.: 1976

17. Воронов A.A. Теория автоматического управления. М.: Высшая школа, 1977, ч. II

18. Солодовников В.В., Плотников В.А., Яковлев A.B. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1985.

19. Теория автоматического управления. Ч. 1 Теория линейных систем автоматического управления / A.A. Воронов, Г.А. Дидук, A.A. Воронова и др.; Под ред. акад. A.A. Воронова. М.: Высшая школа, 1986.

20. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления: Учеб. Для вузов по спец. «Автоматизация и упр. в техн. системах». М.: Высшая школа., 1991. - 335 с.

21. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. -344с.

22. Общая теория систем. / Под ред. М. Месаровича. М.: Мир, 1966.240с.

23. Калман P.E., Фалб П.Л., Арбиб М.А. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1977. -250с.

24. Директор С., Рорер Р. Введение в теорию систем. М.: Мир,1974.

25. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. -М.: Наука, 1977.

26. Основы автоматизации химических производств. /Под ред. П.А.Обновленского и А.А.Гуревича. М.: Химия, 1975. - 528с.

27. Абдулаев A.A. и др. Принципы построения автоматизированных систем управления промышленными предприятиями. М.: Энергия, 1975. -440с.

28. Тищенко Н.М. Введение в проектирование сложных систем автоматики. М.: Энергия, 1986. - 304с.

29. Зайцев И.Д. Моделирование процессов автоматизированного химико-технологического проектирования. М.: Химия, 1976. - 184с.

30. Уилсон А., Уилсон М. Информация, вычислительные машины и проектирование систем. М.: Мир, 1968. - 415 с.

31. Солодовников B.B. Об автоматизации проектирования систем управления технологическими процессами. Изв. Высш. Учебн. Заведений, сер. Приборостроение, 1977, 20, №10, с. 24-34.

32. ГЛ.Смилянский, Л.З.Амлинский, В.Л.Баранов и др. Справочник проектировщика АСУ ТП / под ред. Г.Л.Смилянского. М.: Машиностроение, 1983. - 527с.

33. Кухтенко А.И. и др. Геометрические и абстрактно-алгебраические методы в теории автоматического управления. М.: Кибернетика и вычислительная техника, 1975, №27.

34. Кафаров В,В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1976. - 496с.

35. Кафаров В.В. и др. Принципы математического моделирования ХТС.-М.: Химия, 1974.

36. Бодров В.И., Дворецкий С.И., Калинин В.Ф., Фролов C.B. Комплексное проектирование на ЭВМ установки диазотирования и системы управления ее режимами. Химическая технология, 1983, №1 (122), с. 37-39.

37. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мандрусенко Г.И. Об управляемости в проблеме синтеза оптимальных химико-технологических систем. ДАН СССР, т.222, №6, 1975, с. 1397-1400.

38. Калман P.E. Об общей теории систем управления // Труды I меж-дунар. конгресса ИФАК. М.: АН СССР, 1961, т.11.

39. Кафаров В.В. и др. Определение управляемости сложных химико-технологических систем на основе принципа декомпозиции. ДАН СССР, 1976,228, №3, с.666-669.

40. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. -М.: Наука, 1972.

41. Кухтенко А.И., Гудыменко Б.А. Синтез линейных систем управления на основе асимптотической оценки состояния // Кибернетика и вычислительная техника, 1974, №23.

42. Stephanopoulos G., Morari M. Synthesis of control structural for chemical processes. Proceedings of the 5-th symposium «Computers in chemical engineering» High Tatras, CSSR, 1977, 2, p. 735-749.

43. Кафаров B.B. и др. Системный подход к совместному проектированию ХТС и САУ. Приборы и системы управления, 1979, №7,4.1.

44. Цибизов Г.В. Системное автоматизированное проектирование химико-технологических производств на основе использования итерационных процедур. -М.: 1980. Деп. В ВИНИТИ № 1336-80, 16с.

45. Краснощекое П.С. и др. Декомпозиция в задачах проектирования. Изв. АН СССР: сер. Техническая кибернентика, 1979, №2, с. 7-17.

46. Столбовский Д.Н., Арунянц Г.Г. Системный анализ проектирования систем управления сложными технологическими объектами // Сборник научных трудов аспирантов СКГТУ. Владикавказ: СКГТУ, 2000.

47. Столбовский Д.Н., Арунянц Г.Г. Некоторые аспекты системного анализа задачи проектирования систем управления сложными технологическими объектами // Сборник научных трудов аспирантов СКГТУ. Владикавказ: СКГТУ, 2000.

48. Stephanopoulos G., Morari М. Synthesis of control structural for chemical processes. Proceedings of the 5-th symposium «Computers in chemical engineering» High Tatras, CSSR, 1977,1, p. 735-749.

49. Lewkowitz I. Systems of chemical and relaited process systems. «Proc. Of the IFAC-75, 6-th world congress». Boston/ Cambridge, Massachusetts (USA), August 24-30,1975, Part 2, 38.2 (4-12).

50. Pallat I.M. Chemical system and control theory. «Proc. Of the IFAC-75, 6-th world congress». Boston / Cambridge, Massachusetts (USA), August 2430, 1975, Part 2, 38.1 (1-4).

51. Кафаров B.B. и др. Определение управляемости сложных химико-технологических систем на основе принципа декомпозиции. ДАН, 1976, 228, №3.

52. Кафаров В.В. и др. Системный подход к совместному проектированию ХТС и САУ. Приборы и системы управления, 1979, №7, ч.2.

53. Sargent R.W.H. Optimal process control, Proceedings of the IF AC, 6th world cogress. Boston / Cambridge, Massachusetts (USA), August 24-30, 1975, Part 2, 38.3 (1-5).

54. Govind R., Powers G.I. Systhesis of process control system «IEEE Trans, of System Man. And Cybernetics», 1978, SMC-8, №11, 792-795.

55. Wilson I.D. Three applications of decomposition method for designing hierarhical control system. «Inter. I. Cjntr.», 1979, 29, №6, 935-947.

56. Окунев Ю.Б., Плотников В.Г. Принципы системного подхода к проектированию в технике связи. М.: Связь, 1976. - 184с.

57. Рей У. Методы управления технологическими процессами: Пер. с англ. -М.: Мир, 1983. 368с.

58. Чермак И. и др. Динамика регулируемых систем в теплоэнергетике и химии. М.: Мир, 1972. - 623с.

59. Арунянц Г.Г., Даниелян А.С. Анализ динамических характеристик химико-технологических объектов при разработке систем автоматического управления. 1981. - 72с. (Обзор, информ. /НИИТЭХИМ, Сер. Общеотраслевые вопросы хим. пром. Вып. 7 (189)).

60. Гайдуков А.Л. Классификация задач и алгоритмов оптимизации и выбора метода решения // Автоматизированное оптимальное проектирование инженерных объектов и технологических процессов, Горьковский Гос. Университет. -1974.

61. Диксон Д. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений. М.: Мир, 196. - 440с.

62. Холл А.Д. Опыт методологии для системотехники. -М.: Советское радио, 1975.-448с.

63. Mischke Ch. R. An Introduction to Computer-Aided Dtsign. Engle-wood Chifft, New Jersey, Prentice Hall, 1968. -207p.

64. Spotts M.F. Design Engineering Projects. Englewood Chiff, New Jersey, Prentic Hall, 1968. - 235p.

65. Зайцев И.Д., Вайнер В.Г., Шац В.И. В кн.: Методы системного проектирования химических производств // Труды НИОХИМа под ред. И.Д.Зайцева, т.35, Харьков, 1974.

66. Кравченко Т.К. Процесс принятия плановых решений (информационная модель). -М.: Экономика, 1974, с.50-53.

67. Заде JI.A. В кн.: Математика сегодня. -М.: Знание, 1974.

68. Бойко В.В. Автоматизация проектирования как фактор ускорения научно-технического прогресса в промышленности и строительстве / Инф. Бюллетень по хим. промышленности. М.: 1979, №2 (77), с. 13-20.

69. Мамиконов А.Г. Методы разработки автоматизированных систем управления. М.: Энергия, 1973. - 336с.

70. Кульба В.В. и др. Проблемы автоматизации проектирования АСУ. М.: Автоматика и телемеханика, 1974, №5.

71. Калмыков А.Н., Швартина Н.М. Химическая промышленность за рубежом. М.: НИИТЭХИМ, 1970, №12, с. 53-68.

72. Maejima Teisuo. Chem. Eng. 1975, 20, №7, p. 595-603.

73. Elsey J.I., Bruley D.F. Ind. And Eng. Chem. Process. Des. And Develop. 1971,10, №4, p. 431-441.

74. Umedo Tomio. Computer aided process Design. Chem. Fact. 1975, 19, №6, p. 19-23.

75. Winter P. и др. The Concept Method of Plant Similation. Paper presented at EFCE Meeting. Erlangen, Germany, April, 1974.

76. Калмыков A.H. Химическая промышленность за рубежом, 1979, №6, с.9-25.

77. Шестихин О.Ф., Энгель Р.В. Машинные методы проектирования систем автоматического управления. JL: Машиностроение, 1973. - 256с.

78. Цибизов Г.В. Проблемы совместного проектирования ХТС и АСУ ТП // Современные проблемы хим и хим. технологии. Докл. всес. научн.-техн. конференции. Деп. ВИНИТИ, № 1030-79.

79. Хабарин А.Б., Перов B.JI. Автоматизированное проектирование многосвязных систем управления технологическими процессами. // Автоматизация проектных и конструкторских работ. Мат. всес. конф. М, 1979, с. 387-388.

80. Юсупбеков Н.Р., Цацкин МЛ. Разработка программных модулей для синтеза автономных систем управления сложными ХТС. // Математическое моделирование сложных химико-технологических систем (CXTC-III). III Всес. конф. Таллин, 1982, ч.2, с. 74-76.

81. Яаксоо Ю., Нургес Ю. Машинное проектирование многосвязного регулирования. // Автоматизация проектирования систем автоматического и автоматизированного управления. Труды III всес. совещания. Челябинск, 1979,с. 117-129.

82. Рутковский A.JI. Остановка и обсуждение задачи построения адаптивных систем оптимального управления технологическими процессами цветной металлургии// Цветная металлургия, Изв. ВУЗ 1995, №3.

83. Рутковский АЛ. Система оптимального управления процессом тонкого сухого помола в шаровых мельницах электродного производства// Цветная металлургия, Изв. ВУЗ 1993, №4.

84. Рутковский АЛ., Хадонов З.М., Текиев В.М. Методы адаптивного оптимального управления непрерывными технологическими объектами, Владикавказ: Терек, 2002 157 с.

85. Гаранин В.А. и др. Нефтяная промышленность / Автоматизация нефтяной промышленности. Реферативный научно-технический сборник. М.: ВНИИОЭНГ, 1982, вып. 6, с. 10-13.

86. Солодовников В.В. и др. Автоматизация проектных и конструкторских работ // Всес. конф. М.: 1979, с. 254-255.

87. Ойт М., Яаксоо Ю. Диалоговая система машинного проектирования многомерных регуляторов. // Автоматизация проектирования систем управления / Под ред. В.А.Трапезникова. М.: Финансы и статистика, 1982, вып. 4, с. 145-155.

88. Степанян С.Г. Автоматизация проектирования КиА непрерывных технологических процессов. Обзор сер. «Автоматизация и контрольно-измерительные приборы в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности». М.: ЦНИИ Нефтехим, 1984. - 57с.

89. Казенков Г.Г., Соколов А.Г. Основы построения САПР и АСТПП: М.: Высшая школа, 1989.

90. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. -М.: Высшая школа, 1980.

91. Системы автоматизированного проектирования/ Под ред. И.Н. Норенкова. М.: Высшая школа, 1986.

92. Даниелян A.C., Арунянц Г.Г., Хачатрян С.С. Декомпозиция задачи расчета оптимальных параметров многосвязанных систем управления. // Математические методы в химии (ММХ-4): Мат. IV Всес. конфер., Ереван, 1982, с. 141-142.

93. Арунянц Г.Г., Даниелян A.C., Хачатрян С.С. Методологические аспекты проектирования многосвязных САР с использованием многомерного критерия устойчивости Найквиста // Автоматизация химических производств М.: НИИТЭХИМ, 1984.-вып.6, с.12-17.

94. Хачатрян С.С., Арунянц Г.Г. Автоматизация проектирования химических производств. М.: Химия, 1967. - 208 с.

95. Чуич В.Г. Методологический аспект автоматизации проектирования САУ и АСУ. // Автоматизация проектирования систем автоматического и автоматизированного управления. Тр. II всес. совещания, Челябинск, 1979, с. 208-212.

96. Сб. «Автоматизация проектирования систем управления» / под ред. В.АЛрапезникова. М.: Статистика, 1978. - 196с.

97. Монмолен М. Системы «Человек и машина». М.: Мир, 1973.273с.

98. Юдаев A.B. Язык описания систем управления по их формально заданной структуре // Автоматизация проектирования систем автоматического и автоматизированного управления. Тр. II Всес. совещания, Челябинск, 1979, с. 212-215.

99. Солодовников В.В., Арутюнов С.К. Методы ТАУ и проблема САПР СУ. // Автоматизация проектирования систем автоматического и автоматизированного управления: Тр. II всес. совещания, Челябинск, 1979, с. 11-29.

100. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов. Л.: 1979.

101. Кузнецов О.П. О программной реализации логических функций и автоматов. АиТ, 1977, №7.

102. Автоматическое управление и вычислительная техника / Сб. статей /Ред. кол.: В.В.Солодовников (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1978 - вып. 12. Автоматизация расчета и проектирования систем управления. 1978. -292с.

103. Бакушинский А.Б. Некоторые вопросы теории регуляризирую-щих алгоритмов. Сб. работ вычислительного центра МГУ под ред. Горбунова А.Д. и Морозова В.А. МГУ, 1969.

104. Морозов В.А. О регуляризации некорректно поставленных задач и выборе параметра регуляризации. ЖВММФ, 1966, т. 6, № 2.

105. Тихонов А.Н. О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации. ДАН СССР, 1963, т. 151, № 3.

106. Тихонов А.Н., Гласко В.Б. Применение метода регуляризации в нелинейных задачах. ЖВММФ, 1965, т. 5, № 3.

107. Морозов В.А. Методы решения неустойчивых задач. Изд-во МГУ,1967.

108. Иванов В.В. Теория приближенных методов и её применение к численному решению сингулярных интегральных уравнений. Киев, «Наукова думка», 1968.

109. Красносельский М.А. и др. Приближенное решение операторных уравнений. М.: «Наука», 1960.

110. ПЗ.Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: «Наука», 1970.

111. Семенов В.В., Солодовников В.В. Спектральный анализ линейных систем с переменными параметрами на конечных нестационарных интервалах времени. Автоматика и телемеханика, 1968, №11.

112. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. М., Наука, 1971.

113. Zadeh L.A. Fuzzy sets. Inform. Centr., 1965, v. 8

114. Солодовников В.В. Об уравнении регулирования и об основной задаче теории регулирования. Бюллетень ВЭИБ 1941Б № 4

115. Солодовников В.В. Проблема качества и динамической точности в теории автоматического регулирования. Труды II Всес. Сов. По автом. упр., 1954, т.2.

116. Летов A.M. Аналитическое контруирование регуляторов. Автоматика и телемеханика, 1960, № № 4, 5,6.

117. Kaiman R. Contributions to the Theory of Optimal Control. Bull. Soc. Math. And Mech. 1960, v. 5.

118. Солодовников B.B. Критерий качества регулирования. ДАН СССР, 1948, н. серия, т.60, № 6.

119. Pallat I.M. Chemical system and control theory. «Proc. Of the IFAC-75, 6-th world congress». Boston / Cambridge, Massachusetts (USA), August 2430,1975, Part 2,38.1 (5).

120. Кафаров B.B. Проблемы управления химическими процессами // Новое в жизни, науке, технике. Знание, 1978. -64с.

121. Morari M., Arkum J., Stephanopoulos G. Studies in the Synthesis of Control Structures for Chemical Processes. Part 1. AIChE Journal, 1980, v. 26, №2, p. 220-246.

122. M. Месарович, Д. Меко, И. Тахакара. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 344с.

123. Солодовников В.В. Автоматизация проектирования АСУ ТП // Автоматизация проектирования систем управления. М. 1981, вып. 3, с. 34-50.

124. Пиггот С.Г. Сложные многоуровневые системы управления на предприятиях с непрерывным характером производства // Опыт создания и внедрения АСУ технологическими процессами и производствами в энергетике, химии и металлургии: М., 1981, с. 61-62.

125. Bibby K.S. и др. Manerole in control systems. «Proceedings of the 6th world congress IF AC». 1976, Part 3, p. 1-20.

126. Автоматизированная система управления (теория и методология)./ Под ред. О.В.Козловой. М.: Мысль, 1972, 2. - 496с.

127. Свечинский В.Б. Методы декомпозиции и их применение при управлении технологическими процессами. Обзорн. Инф. Сер. «Системы и средства автоматизации химических производств». М.: НИИТЭХИМ, 1981, 29с.

128. Арунянц Г.Г., Пагиев К.Х, Текиев В.М., Столбовский Д.Н.

129. Особенности реализации алгоритмов логического структурного синтеза САР технологических параметров сложных объектов в САПР СУ. Деп. №1751-В00-М.:-2000.

130. Столбовский Д.Н., Арунянц Г.Г. Особенности машинной реализации процедур логического структурного синтеза САР параметров сложных объектов // Труды молодых ученых Владикавказ: СКГТУ, 2002.

131. Edgar T.F. AIChE Sump. Ser. 1976, 72, p. 99-110.

132. Hart P. и др. IEEE Trans. Syst. Sci Cybern., 1976, SSC-4, №11, p. 100-107.

133. Яаксоо Ю.И. Исследование взаимосвязей многомерного объекта автоматического управления. // Исследования по теории многосвязных систем. /Под ред. Петрова Б.Н., Меерова М.В., М.: Наука, 1982, с.61-65.

134. Stanley G.M., Mah R.S.H. Observability and redundancy ckassifica-tion in process networcs Theorems and algorithms. «Chem. Eng. Sci.», 1981, 36, №12, p. 1941-1954.

135. Burrows C.R., Sahinkaya M.N. A new algorithm for determining structural controllability. «Int. J. Control», 1981, 33, №2, p. 379-392.

136. Frost M.G. Controllability, observability and the transfer function matrix for a delay differential system. «Int. Contr.», 1982, 35, №1, p. 175-182.

137. Jeffreson Carl P. Controllability. «Ind. And Eng. Chem. Fundam.», 1976, 15, №3, p. 171-179.

138. Sezer E., Huseyin O. On the controllbility of composit systems. «IEEE Trans. Automat. Contr.», 1979, AC-24, №2, p. 327-329.

139. Авденин С.А. Об одном методе исследования управляемости технологических схем, описываемых дифференциальными уравнениями гиперболического типа. JL: 1975, - 14с., Деп. ВИНИТИ, № 2430-75.

140. Lin С.Т. Structural cjntrollability. IEEE Trans. Autom. Contr., 1976, v. AC-19, p. 201-212.

141. Morary M. Stephanopoulos G. Comments of Finding the Gentric rank of Structural Matrix. «IEEE Trans. Autom. Contr.», 1978, v. AS-23, p. 509-520.

142. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. -M.: Наука, 1977.-320с.

143. Воронов A.A. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М.: Наука, 1979.-336с.

144. Баранчук Е.И. Взаимосвязанные и многоуровневые регулируемые системы. JI.: Энергия, 1968. - 267с. ■■

145. Лукьянов В.А. О сохранении управляемости при аппроксимации. В кн.: Вопросы теории систем автоматического управления: Межвуз. сб. /Мин-во высш. И ср. спец. Образования РСФСР, Л., 1978, вып. 4, с.7-10.

146. Morari M., Arkum J., Stephanopoulos G. Studies in the Synthesis of Control Structures for Chemical Processes. Part 2. AIChE Journal, 1980, v. 26, №2, p. 194-213.

147. Проектирование следящих систем с помощью ЭВМ / Под ред. B.C. Медведева. -М.: Машиностроение, 1979. 367 с.

148. Янушевский Р.Г. Теория нелинейных оптимальных многосвязанных систем управления. -М.: Наука, 1973. -464с.

149. Уилсон А., Уилсон М. Информация, вычислительные машины и проектирование систем. М.: Мир, 1968.

150. Elsley J.I. , Bruley D.F. Ind and Eng. Chem. Process. Des. And Develop. 1971, 10, №4, p. 431-441.

151. Кафаров В.В. и др. Автоматизированный анализ динамических характеристик многомерных химико-технологических систем. ТОХТ, 1978, XII, №5, с. 787-790.

152. Кафаров В.В. Проектирование многосвязных САР на вычислительных машинах частотным методом. // Автоматизация химических производств. Научн.-техн. реф. сб. М.: НИИТЭХИМ, 1975., вып.6, с.5-14.

153. Солодовников В.В. Пакетная система для автоматизированного синтеза частотным методом. // Автоматизация проектирования систем управления. М.: 1982, вып.4, с. 62-74.

154. Пронников Н.Н., Арбузов А.В., Вент Д.П. Некоторые вопросы декомпозиции задачи проектирования МСАУ для ХТС произвольной структуры. / Материалы научн.-техн. конфер., Новомосковск, ф-л МХТИ им. Д.И.Менделеева, м., 1982, ч.2, с.70-75.

155. Об одном подходе к анализу структур многосвязных систем. /Петров Б.Н., Бабак С.Ф., Ильясов Б.Г. и др. // Исследование по теории многосвязных систем /Под ред. Петрова Б.Н., Меерова М.В., М.: Наука, 1982, с.4-12.

156. Яаксоо Ю.И. Исследование взаимосвязей многомерного объекта автоматического управления. // Исследования по теории многосвязных систем. /Под ред. Петрова Б.Н., Меерова М.В., М.: Наука, 1982.

157. Mac Farlane F.G.I. Relationships between recept developments in control theory and classical desighn techniques (Part 4). Measurement and control, v.8, August 1975, p. 319-324.

158. Koussiouris T.A. New stability theorem for multivariable systems. -Int. J. Contr., 1980, 32, №3, p. 435-441.

159. Husband R.K., Harris C.J. Stability multipliars and multivariable circle criteria. Int. J. Contr., 1982, v. 36, №5, p. 755-774.

160. Leininger G.G. New dominace characteristics for the multivariable Nyguist array method. Int. J. Contr., 1979, 30, №3, p. 459-475.

161. Postlethwaitel I. Sensitivity of the characteristic gain loci. Automática, 1982, v.18, №6, p.709-712.

162. Bar W. Ein Frequenz bereichent wurf sverfahren for Mehrqropen regelungen bei gleichzeitiger Berucksichtingung von Fuhrungs und Storverhalten. Regelungstechnik, 1981, v.29, №7, p. 234-242.

163. Cameron R., Kouvaritakis B. The relative stability margins of multivariable system: A characteristic locus approach. Int. J. Contr., 1979, v.30, №4, p. 629-651.

164. Massaheb S. A Nuquist type stability criterion for lineer multivariable delayed systems. Int. J. Contr., 1980, 32, №5, p. 821-847.

165. Koppel L.B. Input multiplicites in nonlineer, multivariable control systems. «AIChE Jornal», 1983,28, №6, p. 935-945.

166. Naumann M., MuIIer R. Projectierung von Mehrgros ensystemen. «Mess. Steuern-Regeln», 1980,23, №7, p. 367-370.

167. Schizar C., Evans F.J. A graph theoretical system design. «Automática», 1981,17, №2, p. 371-377.

168. Hung N.T., Anderson B.D.O. Trianqularization Technique for the Design of Multivariable Control Systems. «IEEE Trans. Automat. Contr.», 1979, 24, №3, p. 455-460.

169. Jeffrey C.Kantor, Ronald P.Andres. A note on the extension of Ro-senbroc Nyqust array techniques to a larger class of transfer function matrices. Int. J. Contr., 1979, №3, p. 387-393.

170. Некоторые принципы автоматизированного проектирования систем управления химико-технологическими процессами. / Сидоров В.А., Пе-ров В.Л. и др. Л., 1978. -10с. - Рук. Деп. в ВИНИТИ 4.09.786 № 2952.

171. Арунянц Г.Г. и др. Методы кибернетики ХТП в проектировании и управлении производств продуктов органического синтеза. В кн.: Методы кибернентики химико-технологических процессов: Труды Всес. конф. - М., 1984, с. 179-181.

172. Арунянц Г.Г., Даниелян A.C. Методология оптимального проектирования САР параметров ХТС в условиях САПР. В кн.: Труды Всес. конф. по автоматизации проектирования систем управления: М., 1984, с. 185187.

173. Арунянц Г.Г. и др. Проектирование систем управления химико-технологическими объектами. -М.: 1982.- 73с. (Обзорн. Инф. НИИТЭХИМ, сер. Общеотраслевые вопросы развития химической промышленности). Вып. 4(198).

174. Солодовников В.В., Бирюков В.Ф. К построению аксиоматической теории сложности. В кн.: Тез. Докл. IX Всес. совещания по проблемам управления, Ереван, 1983, с.5-6.

175. Ценник на пуско-наладочные работы №2 «Автоматизированные системы управления» / Госстрой СССР. М.: Стройиздат. 2001. - 68 с.

176. Бетрозов О.М., Хузмиев М.М., Арунянц Г.Г. Особенности создания и реализации стратегии оптимального структурного синтеза САР многомерных ТО с использованием критерия сложности. Журнал «Труды молодых ученых», № 1. Владикавказ: ВНЦ РАН, 2006.

177. Гокоев Т.М. Исследование методов и разработка алгоритмов автоматизированного проектирования автономных систем энергообеспечения. Дисс. к.т.н., Владикавказ: 2003, 195 с.

178. Бетрозов О.М., Хузмиев М.М., Арунянц Г.Г. Особенности реализации подсистемы оценки сложности многомерных САР в САПР СУ технологическими объектами. Журнал «Труды молодых ученых», № 2. Владикавказ: ВНЦ РАН, 2006.

179. Бетрозов О.М., Арунянц Г.Г. Некоторые аспекты программной реализации оценки сложности САР технологических параметров в САПР СУ технологическими объектами // Изв. вузов, Северо-Кавказский регион, технические науки, Приложение 5 Новочеркасск: - 2006.

180. ANSI/X3/SPARC Study Group on Data Base Management Systems Interim Report. FDT Bulletin, 7 (2), 1975, pp. 1-140.

181. Калянов Г.Н. CASE. Структурный системный анализ (автоматизация и применение). -М.: Лори, 1996.

182. Интероперабельные информационные системы: архитектуры и технологии / Д.О. Брюхов, В.И. Задорожный, JI.A. Калиниченко, М.Ю.Курошев, С.С. Шумилов // СУБД. 1995 - №4 - с. 96-113.

183. Федоров А., Елманова Н. ADO в Delphi: Пер. с англ. СПб: БХВ-Петербург, 2002 - 816 с.

184. Дунаев С. Доступ к базам данных и техника работы в сети. Практические приемы современного программирования. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000-416 с.

185. Зиндер Е.З. СУБД и действительно большие системы // СУБД. -1997-№4-с. 61-64.

186. Евсюков К.Н., Симаков О.В. Общая оценка оценки и выбора систем управления базами данных // Прикладная информатика / Под ред. В.М.Савинкова. Вып. 2(11). - М.: Финансы и статистика, 1986. - с. 143-173.

187. Епанешников А.М., Епанешников В.А. DELPHI. Проектирование СУБД. М. ДИАЛОГ-МИФИ, 2001 - 528 с.

188. Баркер С.Ф. Профессиональное программирование в Microsoft Access 2002.: Пер. с англ. М.: «Издательский дом «Вильяме», 2002. - 992 с.

189. Дехтярь М.И., Диковский А.Я. Динамические дедуктивные базы данных. // Техническая кибернетика. 1994, №5, с. 55-67.

190. Арунянц Г.Г., Хузмиев И.К., Калинкин А.Ю. Особенности построения программного комплекса расчета и анализа потерь в электрических сетях. М.: Вестник ФЭК РФ, №4,2001, с. 47-54.

191. Кузнецов С.Д. Методы оптимизации выполнения запросов в реляционных СУБД // Сб. Итоги науки и техники. Вычислительные науки. -Т.1.-М.: ВИНИТИ, 1989. -с.76-145.