Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Обзор информационного обеспечения при проектировании систем
управления 7
Способы построения автоматизированных систем проектирования для идентификации систем управления 7
Анализ принципов построения систем автоматизированного проектирования 17
Анализ методов синтеза систем управления 30
1.4. Выводы 47
Глава 2. Этапы разработки математической модели взаимодействия параметров
лесного массива 48
Способы представления схем взаимодействия элементов систем 48
Разработка таблицы взаимодействия параметров и организация на ее основе базы данных 55
2.3. Запись функциональной схемы по таблице взаимодействия и проверка
адекватности функционального графа 69
Разработка алгоритмов для построения пользовательского интерфейса ....74
Выводы 83
Глава 3. Формализация математической модели лесного массива 84
Построение структурной схемы 84
Разработка структурного графа по структурной схеме 96
Матричное представление структурного графа лесного объекта ПО
Алгоритмическое и программное обеспечение для формирования матричных уравнений системы 118
Выводы 130
Глава 4. Использование разработанного программного обеспечения для
идентификации лесного объекта 131
Этапы работы программы «Идентификация» при идентификации лесного объекта 131
Формирование уравнений лесного объекта 145
Выводы 153
Заключение 154
Список используемой литературы 155
Приложение 1 162
Приложение 2 198
Введение к работе
Современные системы управления отличает большое многообразие физических компонентов, элементов и связей, что увеличивает их стоимость и время проектирования, причем время проектирования таких систем растет настолько быстро, что является основным сдерживающим фактором их разработки и внедрения.
Автоматизация проектирования сложных систем предполагает разработку специализированных технических средств, обеспечивающих ввод и вывод информации, разработку автоматизированных рабочих мест проектировщика, содержащих комплексы оборудования, а также разработку математического обеспечения: математических методов, алгоритмов и программ.
Традиционные методы проектирования сложных систем имеют низкую степень формализации и в основном ориентированы на принятие решений проектировщиком, они включают большой объем вычислительных операций, характеризуются низкой точностью. Все это ограничивает их применение. Совершенствование традиционных методов, разработка новых методов в отрыве от специфики информационных технологий зачастую не эффективно.
В последние годы появилось много новых методов анализа и проектирования систем управления. Эти методы отличаются от классических более высокой сложностью, они формализованы, их исполнение связано с большим объемом вычислений, что делает полезным при решении практических задач наличие библиотеки стандартных подпрограмм. Однако, даже наличие таких библиотек требует от проектировщика значительных усилий в программировании для решения конкретной задачи.
Высококачественная, хорошо отлаженная программа, написанная программистом высокой квалификации специально для некоторого проекта, наиболее оптимальна. Каждую следующую задачу программист вынужден решать практически с нуля, при этом процесс проектирования становится недопустимо длительным, а затраты высокими. В связи с появлением новых
5 методов проектирования систем управления актуальной задачей является
разработка пакетов прикладных программ для решения отдельных задач или
этапов исследования и синтеза систем управления, в частности идентификации
объектов управления.
Теория автоматического управления не располагает универсальными методами идентификации, удовлетворяющими всем требованиям, предъявляемым к этим системам. Кроме того проектировщик, как правило, не в состоянии овладеть всеми современными методами и их модификациями, особенностями применения их расчетных процедур и методик. Разрешение этого противоречия приводит к необходимости разработки автоматизированной подсистемы идентификации объектов управления.
Формализованным методом идентификации систем управления, позволяющим автоматизировать процесс проектирования является метод структурных графов (С-граф). Этот метод использует матричную запись уравнения системы управления и информативных свойств, заложенных в структуре самой системы. Достоинством метода С-графов является стандартная форма изображения проектируемых систем, детерминизация процесса получения и преобразований математической модели сложных систем и уменьшение вероятности появления или поиска ошибки в процессе работы [5]. Этому и посвящена данная работа.
Целью диссертационной работы является создание автоматизированной подсистемы идентификации объектов управления с использованием топологического метода структурных графов.
Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:
разработка структуры данных и алгоритмического обеспечения для построения таблицы взаимодействия параметров исследуемого объекта;
разработка структуры данных и алгоритмического обеспечения для построения функционального графа объекта управления;
разработка структуры данных и алгоритмического обеспечения для построения структурной схемы объекта управления;
разработка структуры данных и алгоритмического обеспечения для построения структурного графа объекта управления;
программная реализация на ЭВМ разработанных алгоритмов;
идентификация лесного объекта с помощью разработанного программного обеспечения.
Методы исследования: в диссертационной работе использовались методы теории систем, теории управления, теории графов, линейной алгебры, теории алгоритмов, модульного и объектно-ориентированного программирования..
Научная новизна работы заключается в следующем:
для автоматизации процесса идентификации объектов управления предлагается использовать топологический метод структурных графов;
предлагается использовать разработанные структуры данных для автоматизации процесса получения моделей при идентификации объектов управления методом структурных графов;
предлагается использовать разработанные алгоритмы для автоматизации процесса получения моделей и их графического преобразования при идентификации объекта управления методом структурных графов.
Практическая ценность. Результаты исследований позволили создать пакет прикладных программ «Идентификация» для идентификации объектов управления с применением метода структурных графов.
Исследования проводились в рамках госбюджетной тематики «Топологические методы идентификации и синтеза систем управления многосвязными объектами», выполняемой Братским государственным техническим университетом по направлению «Синтез и идентификация систем управления многосвязными объектами» (КОД ГРНТИ 28.29).
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, приложения. Она изложена на 161 странице основного текста, включая 47 рисунков и 6 таблиц. Библиография содержит 67 наименований.
