Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Методы и средства имитационного моделирования алгоритмов управления автоматизированными экспериментами Никифоров, Виктор Викентьевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Никифоров, Виктор Викентьевич. Методы и средства имитационного моделирования алгоритмов управления автоматизированными экспериментами : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.13.16 / Ленингр. ин-т информатики и автоматизации.- Ленинград, 1991.- 38 с.: ил. РГБ ОД, 9 91-3/2212-9

Введение к работе

^ІІІі^'ггРебоваяия интенсификации развития народного хозяйства, повышения эффективности производства и качества выпускаеиой продукции тесно связаны с углублением роли научных исследований в работе предприятий, повышением поли наукоемкой продукции, использованием в производстве и исследованиях сложных автоматизированных комплексов, построенных на Сазе применения средств вычислительной техники. В частности, все большая доля автоматизированных установок, предназначенных для проведения научных экспериментов, управляется вычислительными машинами и комплексами.

Применение средств вычислительной техники, обеспечивающей разнообразные функции автоматической регистрации, упорядочения, накопления и оперативной обработки данных эксперимента, Функции оперативного управления работой оборудования, входящего в состав исследовательских установок, определяет качествн-ное расширение потенциальных возможностей проведения естественнонаучных экспериментов. При этом типичной является ситуация, когда уникальные приборы и агрегаты, входящие в состав исследовательского комплекса, комплектуются универсальными вычислительными машинами и системами; настройка универсальной вычислительной техники на конкретные исследовательские задачи выполняется путем разработки специальных программных систем реального времени, обеспечивающих проведение требуемых исследований.

Возможность расширения возлагаемой на исследовательские комплексы Функциональной нагрузки сопряжена, с существенным ростом сложности их логической организации. Это обстоятельство и Фактор большого разнообразия управляемого оборудования, входящего в состав установок для проведения экспериментов, приводит к необходимости разработки большого числа вариантов достаточно сложных систем реального времени. Задачи создания таких систем во многих случаях осложняются требованиями повышенной надежности их функционирования, обуславливаемой высокой стоимостью подготовки и проведения экспериментов, высокой стоимостью оборудования и материалов. Все это ставит в ряд в ряд важнейших задачу создания средств и методов разработки

высоконадежных систем реального времени, обеспечивающих проведение естественнонаучных экспериментальных исследований. Внедрение предлагаемых в настоящей работе методов и средств имитационного моделирования открывает путь к созданию высоконадежной технологии разработок систем рассматриваемого класса.

Ц_е_л_ь_ _Д_и_с_с_е_р_т_а_ц_и_и_, Определение роли и места имитационного моделирования в развитии перспективных технологий разработки алгоритмов управления автоматизированным оборудованием для проведения естественнонаучных экспериментов, построение комплекса методов и средств имитационного моделирования, обеспечивающих повышение эффективности разработки высоконадежных систем реального времени для проведения экспериментов в естественнонаучных областях.

М_е_т_о_д_ы_ _и_с_с_л_е_д_о_в_а_н_и_й_. В работе используются средства и методы общей теории систем, теории множеств, теории графов, системного программирования.

Н_а_у_ч_н_а_я_ _н_о_в_и_з_н_а_. В диссертации разработана концепция построения и использования имитационных моделей алгоритмов функционирования автоматизированного оборудования для проведения естественнонаучных экспериментов, при этом:

  1. Выделены два класса имитационных моделей, различающиеся степенью детализации моделируемых процессов и составом решаемых с их помощью задач: структрурные модели, отражающие общие особенности логической организации систем автоматизации экспериментов, и комплексные модели, обеспечивающие полное воспроизведение последовательноси и содержания событий, составляющих информационно-алгоритмические процессы в системах автоматизации эксперимента; определена роль структурных и комплексных имитационных моделей в интернированной технологии разработок программных систем, обеспечивающих проведение автоматизированных экспериментов.

  2. На основе анализа информационных связей процессов, реализуемых автоматизированным оборудованием, с процессами во внешней информационной среде разделены две специфические функции информационных взаимодействий - знаковая и сигнальная функции; сформулирована роль сигнальных и знаковых информационных связей в организации информационно-алгоритмических процессов, определена роль сигнальных и знаковых компонент (сигнальных и

знаковых операторов и переменных) в алгоритмических языках, ориентированных на представление алгоритмов функционирования управляющих систем.

  1. Определено понятие алгоритмического комплекса (совокупность алгоритмических процессов, ориентированных на квазипараллельную реализацию), послужившее основой разработки языка программирования систем реального времени (языка нульти-Си), который позволяет в единообразной форме программировать как управляющее оборудование автоматизированных экспериментов, так и их имитационные модели. Разработан метод построения программных моделей асинхронных параллельных процессов, протекающих в автоматических и автоматизированных системах с использованием дисплейных образов для отображения их динамики; определены принципы использования этих программных моделей для выполнения работ по отладке полных текстов программного обеспечения автоматических и автоматизированных систем реального времени.

  2. Построен механизм имитационного моделирования систем асинхронных процессов, протекающих в ходе реализации автоматизированных экспериментов. Предложенный механизм опирается на использование разработанных в диссертации специальных графов (маршрутные сети), позволяющих в наглядной Форме изучать возможные направления развития моделируемых процессов. Предложены методы визуализации сетевых структур на растровых устройствах без промежуточного ицспользования представлений векторного типа.

  3. В классе инвариантных (по отношению к трансформациям базиса описаний) алгоритмов классификации состояний моделей определены два подкласса - разностные и метрические алгоритмы; показано, что при описании состояний двоичными признаками в широком диапазоне условий возможности оОоих выделенных подклассов алгроитмов эквивалентны возможностям всего класса инвариантных алгоритмов.

П_р_а_к_т_и_ч_е_с_к_а_я_ _Ц_е_н_н_о_с_т_ь_.

1. Разработанные в диссертации методы и средства имита-ционногб моделирования онеспечивают возможность использования современных средств вычислительной техники для построения имитационных моделей, представляющих особенности общей алгоритми-

ческой организации управления работой установок и комплексов, предназначенных для проведения научно-исследовательских экспериментов; информация, получаемая в ходе работы таких имитационных моделей, обеспечивает принятие рациональных структурных решений при построении исследовательских установок и комплексов.

2. Представленная в диссертации концепция отладки- алго
ритмов и программ, обеспечивающих проведение автоматизирован
ных экспериментов, позволяет доводить полные тексты управляю
щих программных систем до высокой степени готовности уже на
инструментальных ЭВМ за счет использования языка мульти-Си и
разработанной в диссертации техники использования имитационных
моделей, включающей управление дисплейными образами, которое
может эффективно использоваться также а) при разработке
средств интерактивного взаимодействия экспериментатора с авто
матизированным оборудованием, б) при построении тренажеров для
персонала, обслуживающего исследовательские комплексы.

3. Выделение знаковой и сигнальной функций информацион
ных посылок, формализация в языке муяьти-Си концепции внешних
интерфейсов управляющей системы представляет собой результат
методологического характера, открывающий возможности совершен
ствования спобобов построения систем реального времени, соот
ветствующих языковых средств и инструментальных систем.

Р_е_а_л_и_з_а_ц_и_я_ Р_е_з_у_л_ь_т_а_т_о_в _р_а_6_о_т_ы.

1. Предложенные в диссертации формальные средства представления имитационных моделей под руководством и при участии автора реализованы в виде действующих программных комплексов, обеспечивающих а) визуальный (по изображениям на экране графического дисплея персональной ЭВН) анализ особенностей эволюции графических моделей типа сетей Петри и маршрутных сетей, б) трансляцию текстов яа языке мульти -Си дибо в машинкые коды инструментальной ЭВН, либо в мащинные коды целевой (управляющей) ЭВН с возможностью подключения в случае необходимости моделей управляемого оборудования.

2. Предложенные в диссертации методы и средства имитационного моделирования были использованы при разработке и реализации алгоритмов управления автоматизированными исследовательскими комплексами в ленинградских институтах АН СССР (Институт

г -

физиологии им. И.П.Павлова, Институт экспериментальной физиологии ц биологии им. Сеченова), кишиневском ПКБ АСУ.

3. По материалам диссертационной работы в Ленинградском электротехническом институте им. В.И.Ульянова (Ленина) поставлен специальный курс лекций.

А_п_р_о_б_а_ц_и_я_ Р_а_б__о_т_ы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на всесоюзных и международных конференция, симпозиумах, совещаниях, семинрах, школах, в частности - Второй всесоюзной конференции по теоретической кибернетике (Новосибирск - 1969 г.), Всесоюзной конференции по локальным вычислительным сетям (Рига - 1964 г.), третьем и четвертом Всесоюзном совещании по робототехническим системам (Воронеж - 1984 г., Киев - 1987 г.), 19-ой и 22-oft Всесоюзных школах по автоматизации научных исследований (Новосибирск 1985 г., Тольятти - 1988 г.), 5-ом Международном симпозиуме по информационным проблемам в автоматизированном производстве (Суздаль - 1986 г.), 5-ой Всесоюзной конференции по вычислительным сетям коммутации пакетов (Рига - 1987 г. ), 4-ом Международном совещании по гибким производственным системам (Ленинград - 1987 г.), Международной конференции "Искусственный интеллект - промышленное применение" (Ленинград - 199в г.).

С_т_р_у_к_т_у_р_а и о_б_ь_е_м Д_и_с_с_е_р_т_а_ц_и_и. Диссертация объемом 255 страниц содержит пять глав, 17 таблиц, 27 рисунков, список литературы 183 наименования.