Введение к работе
Актуальность. Современные системы автоматизированного проектирования (САПР) становятся все более сложными из-за расширения предметной области и из-за усложнения задач, которые должны решать такие системы. Это сильно затрудняет создание эффективного математического и программного обеспечения САПР, которое должно справляться со все возрастающими потоками данных между пользователем и системой и создавать по возможности комфортные условия работы самому пользователю.
Для создания САПР систем управления и смежных задач в настоящее время используются различные пакеты. Все они имеют свои достоинства и недостатки. Языки моделирования, например CSMP/360 и ASCL, обладают мощными вычислительными средствами, но имеют неудобный интерфейс. Пакеты SCADA, например AIMAX (Autenco), TRACE MODE (Adastra Research Group) и LOGOVIEW (LogoSystem), при замечательном интерфейсе не позволяют проводить моделирование системы. PC-MATLAB (MathWorks Inc.) с пакетом Simulink обладает богатой библиотекой алгоритмов моделирования и достаточно мощным графическим интерфейсом, однако, этот интерфейс сложен и не всегда удобен. Предлагаемая работа посвящена попытке создания математического и программного обеспечения САПР систем управления, в большой степени удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к таким системам.
Системы сбора и обработки статистических данных зачастую бывают не менее сложны, чем системы автоматизированного проектирования, при том, что операторы таких систем в среднем имеют существенно меньший опыт работы с ЭВМ. Это определяет специфику задачи разработчика таких систем.
Указанные обстоятельства определяют актуальные задачи, которые должны быть решены при проектировании САПР и систем сбора и обработки данных:
построение комплексной модели данных, поступающих на систему,
разработка принципов и алгоритмов построения интерфейсов системы, учитывающих специфику пользователя,
разработка принципов автоматизации проектирования интерфейсов пользователя,
- разработка инструментария для пользователя САПР.
Эти задачи и решаются в диссертации.
Цель работы заключается в разработке алгоритмов и методов обработки данных и проектирования интерфейсов пользователя для
автоматизированного проектирования систем управления и систем сбора и обработки данных.
Методы исследования, используемые в работе, включают в себя системный анализ и системное проектирование, методы декомпозиции задач и алгоритмов, а также методы синтеза алгоритмов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Предложена комплексная модель данных, поступающих на систему управления или САПР.
-
Предложены принципы и методы обработки данных, поступающих от объекта управления и от пользователя.
-
Разработано математическое и программное обеспечение интерфейса, позволяющее учесть специфику пользователя.
-
Предложен подход к проектированию интерфейса САПР и систем сбора и обработки данных, при котором настройка на конкретного пользователя производится самим пользователем.
-
Предложены принципы обеспечения безаварийной работы системы сбора и обработки данных и проектирования наглядного представления данных для автоматической генерации входных и выходных форм системы.
Практическая ценность. На основе предложенных моделей и принципов разработаны:
-
Алгоритмы и методы генерации интерфейса САПР систем управления, который настраивается на конкретного пользователя им самим и не требует от него навыков программирования.
-
Разработана САПР систем управления, позволяющая анализировать, синтезировать и проводить поиск наилучших вариантов решений.
-
Разработаны алгоритмы автоматической генерации входных и выходных форм для систем сбора и обработки данных, а также алгоритмы создания интерфейса пользователя для таких систем.
Реализация работы. Результаты, полученные в работе были применены при создании инструментальных средств моделирования и исследования систем управления в научно-исследовательских работах Института проблем управления РАН. Использование этих результатов позволило существенно улучшить интерфейс системы автоматизации динамических расчетов и завершить создание программного комплекса, который был использован при синтезе структур корабельных систем управления и исследовании локальных систем регулирования атомных электростанций. Имеется соответствующий акт внедрения.
Результаты работы, касающиеся систем сбора и обработки данных, были применены при создании автоматизированных рабочих мест "Перевозки на воздушном транспорте", "Использование парка воздушных судов", "Труд и зарплата", которые используются для
обработки и анализа государственной экономико-статистической отчетности в Федеральной авиационной службе России. Имеется соответствующий акт внедрения.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на первой международной конференции Интернет MINESIM'96.
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах и 3 научно-технических отчетах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка литературы и шести приложений (152 страницы машинописного текста, 30 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 66 наименований).
