Способ автоматизированного проектирования системы управления многопараметрическим объектом и программно-аппаратный комплекс для его реализации

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в сокращении времени проектирования системы управления многопараметрическим объектом. Способ автоматизированного проектирования системы управления (СУ) многопараметрическим объектом (МПО) включает формирование по командам с пульта управлении информационной структуры процесса управления проектированием, оценку эффективности проектного решения по созданию СУ МПО с использованием критерия информационной эффективности и разработку технической документации, причем после формирования информационной структуры процесса управления проектированием формируют морфологическую таблицу системы управления многопараметрическим объектом, выполняют селекцию множества морфологических решений, производят синтез прототипа СУ МПО и анализируют его, после чего переходят к оценке эффективности проектного решения. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области автоматизированного управления технологическими процессами и может быть использовано при проектировании многопараметрических объектов

К многопараметрическим объектам (МПО), в частности, относятся системы управления (СУ) беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), СУ беспилотными надводными аппаратами, а также и бортовые интеллектуальные системы (БИС) надводных кораблей или летательных аппаратов.

Известна система и способ поддержки проектирования изделий [1]. Способ поддержки проектирования изделий включает в себя этап регистрации параметров по приему введенных конструктивных параметров объекта проектирования и регистрации их в устройстве хранения данных, этап по исполнению программы создания ортогональной таблицы и созданию ортогональной таблицы, имеющей L строк, соответствующих количеству параметров, этап операций с размерами по запуску и исполнению программы определения размеров из устройства хранения данных с использованием данных L-строчной ортогональной таблицы, определению размеров каждой части объекта проектирования относительно конструктивных точек L строк ортогональной таблицы с тем, чтобы добиваться искомых конструктивных значений, и регистрации размеров в устройстве хранения данных, этап моделирования по запуску программы моделирования для объекта проектирования из устройства хранения данных, исполнению множество раз для каждого из L наборов конструкторских решений, полученных на этапе операций с размерами, операции по виртуальному созданию прототипа путем регулирования размеров каждой части, зарегистрированных в блоке хранения данных, в пределах допусков, и регистрации результатов моделирования в устройстве хранения данных, этап операций с оценочными индексами по считыванию конструктивных параметров, размеров частей и результатов моделирования из устройства хранения данных, запуску и исполнению программы операций с оценочными индексами для объекта проектирования, вычислению оценочных индексов, соответствующих заданным конструктивным параметрам, и регистрации оценочных индексов в устройстве хранения данных, этап операций с моделью поверхности отклика по запуску программы операций с поверхностью отклика из устройства хранения данных, обработке средних и отклонений L наборов оценочных индексов, этап создания диаграммы факторных воздействий по считыванию L-строчной ортогональной таблицы и оценочных индексов, этап вычисления группы конструкторских решений по приему оперативного ввода, который указывает конструктивные параметры, чувствительные для оценочных индексов, исполнению программы поиска конструкторских решений, хранимой в устройстве хранения данных, подготовке произвольных сочетаний конструктивных параметров, применению сочетаний конструктивных параметров к модели поверхности отклика, зарегистрированной в устройстве хранения данных, тщательного поиска многих конструкторских решений путем сочетания произвольным образом всех конструктивных параметров, которыми могут достигаться целевые конструктивные значения, и регистрации конструкторских решений в устройстве хранения данных, этап фильтрации по запуску и исполнению программы фильтрации из устройства хранения данных на этапе вычисления группы конструкторских решений, приему оперативного ввода, который указывает произвольное количество предельных значений оценочных индексов, выделению группы конструкторских решений-кандидатов максимального правдоподобия, которые достигают указанных предельных значений оценочных индексов, из группы конструкторских решений, полученных на этапе вычисления группы конструкторских решений, и регистрации группы конструкторских решений-кандидатов максимального правдоподобия в устройстве хранения данных, и этап выбора группы конструкторских решений максимального правдоподобия по приему команды выбора группы конструкторских решений максимального правдоподобия, которая задает один или многочисленные виды оценочных индексов относительно группы конструкторских решений-кандидатов максимального правдоподобия, отфильтрованной на этапе фильтрации, выбору группы конструкторских решений максимального правдоподобия, которые удовлетворяют заданным оценочным индексам, из группы конструкторских решений-кандидатов максимального правдоподобия и регистрации группы конструкторских решений максимального правдоподобия в устройстве хранения данных.

Также способ поддержки проектирования изделий может включать в себя этап поиска рекомендуемого конструкторского решения по приему ввода для указания конструктивных параметров рекомендуемого конструкторского решения, исполнению программы моделирования и программы операций с оценочными индексами с использованием заданных конструктивных параметров для вычисления оценочного индекса для рекомендуемого конструкторского решения, регистрации вычисленного результата в устройстве хранения данных и выводу вычисленного результата к устройству вывода.

Помимо это способ поддержки проектирования изделий, может включать в себя этап регистрации уровней полноты параметров по отображению на устройстве вывода экрана установок для установки пользовательских уровней полноты о множестве параметров программы определения размеров и программы моделирования, приему пользовательских уровней полноты, установленных и введенных на экране установок, и регистрации их в базе данных рисков, хранимой в устройстве хранения данных, этап регистрации уровней влияния параметров по отображению на устройстве вывода экрана установок для установки уровней влияния неопределенности во множестве параметров программы определения размеров и программы моделирования на конструкторские решения объекта проектирования, приему уровней влияния на конструкторские решения объекта проектирования, установленных и введенных на экране установок, и регистрации их в базе данных рисков, хранимой в устройстве хранения данных, этап вычисления рисков по вычислению уровней рисков конструкторских решений объекта проектирования с использованием пользовательского уровня полноты и уровня влияния каждого параметра, и этап управления рисками по созданию списка названий множества параметров, установленных и зарегистрированных пользовательских уровней полноты и уровней влияния на конструкторские решения объекта проектирования, и вычисленных уровней рисков и выводу и отображению списка на устройстве вывода.

Кроме того, этап управления рисками способа поддержки проектирования изделий, может включать в себя создание списка переходов уровней рисков, который соотносит названия множества параметров, установленные и зарегистрированные пользовательские уровни полноты и уровни влияния на конструкторские решения объекта проектирования и вычисленные уровни рисков с датами и временами ввода и вычисления и вывод и отображение списка.

Преимуществом известного способа является сокращение периода проектирования высокотехнологичного изделия, для которого необходима конструктивная надежность.

Система и способ поддержки проектирования изделий имеет ряд недостатков заключающихся, во-первых, в том, что способ обеспечивает лишь конструктивную надежность изделия, при этом не обеспечивается надежность функционирования изделия, во-вторых, способ не обеспечивает разработку систем управления объектами.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемого способа,, является способ автоматизированного управления проектированием бортовых интеллектуальных систем [2].

Сущность изобретения по прототипу заключается в следующем

- формируют и подают внешнюю команду с пульта управления процессом создания бортовой интеллектуальной системы (БИС) (клавиатуры), на начало проектирования структуры СУ БИС;

- формируют концептуальную модель программной среды, определяющей задачи, функции и способы управления БИС на основе интеллектуальных технологий, методов динамической теории катастроф и высокопроизводительных средств вычислений с использованием функции цели Z(X,C)→extr,, где Cj(j=1, …, m) - вектор элементов технического задания; Xi(i=1, …, n) - вектор оптимизируемых параметров с ограничениями (Xi)min≤(Xi)≤(Xi)max; требования к объекту СУ БИС где Bj - оценка j-го качества варианта проекта, Aj(C) - требования к j-му качеству, а - знак отношения; Z(X,C) - критерий эффективности, определяющий наилучший вариант решения;

- генерируют варианты функциональной и организационной структуры СУ БИС на основе концептуальных решений задачи проектирования с помощью формальной модели информационной среды M(S) функционировании СУ БИС в виде обобщенной структуры:

M(S)=<F(S),S(t),B(AR),D(Q,W,V)U(PC)>,

где F(S) - функциональные компоненты, включающие измерительную систему, исполняемые модули прикладных систем обработки информации и служебные модули, обеспечивающие совместную работу объединяемых систем и взаимодействующие с динамической базой знаний В(А,R) и обобщенной базой данных D(W,V); S(t) - исследуемые ситуации; B(AR) - динамическая база знаний; D(Q,W,V) - обобщенная база данных, формируемая на основе общих принципов построения баз данных СУ БИС и содержащая данные о судне, характеристиках волнения W и ветра V в заданном районе эксплуатации; U(PC) - управляющий программный комплекс, обеспечивающий функционирование системы M(S);

- оптимизируют варианты состава и структуры СУ БИС на основе критериального базиса обеспечения безопасности мореплавания с помощью системы критериев, использующей требования национальной и международной систем нормирования:

CR(Seq)=CR(Nat,Int),CR (PDO),

где CR(Nat,Int) - критерии глобальной системы нормирования мореходных качеств и прочности по национальным и международным стандартам; CR(PDO) - критерии локальной системы, учитывающие особенности разрабатываемого проекта БИС;

- моделируют режимы функционирования СУ БИС на основе репозитория сервисов, принципов концепции обработки информации в мультипроцессорной вычислительной среде и теории катастроф с использованием распределенной архитектуры вычислительных сервисов и методов теории катастроф. Выбор конкурирующих вычислительных технологий осуществляется на основе принципа конкуренции с помощью семантического поиска по описанию решения задачи проектирования СУ БИС в виде различных вычислительных технологий (стандартные алгоритмы, нечеткие, нейросетевые, эволюционные, энтропийные и когнитивные модели):

CP⇒ S:S=<R,PQ>,

где S - система, отображающая принцип конкуренции (CP); R - классы всех операций и математических зависимостей, описываемых CP; Р - совокупность операций на множествах R; Q - множества отношений между элементами класса R;

- проверяют соответствие параметров состава и структуры СУ БИС заданным критериям и выходным характеристикам с использованием функции выбора βDS, связывающей параметры алгоритма обработки информации PAi, исходные параметры PAj и средства реализации алгоритма PAk:

βDS=F(PAi, PAj, PAk),i=1,…m,j=1,…n,k=1…q,

где i, j, k - общее число исследуемых параметров, которые представляются в виде динамического диапазона параметров в различных физических величинах, что позволяет сформулировать функцию выбора для управляющих и вычислительных алгоритмов в виде экспоненциальной функции:

β_DS=1-exp[-α_DS K_A K_T,

где К^А, К^Т - коэффициенты, учитывающие особенности алгоритма и время выполнения. При несоответствии параметров состава и структуры критериям производят корректировку входных характеристик СУ БИС и повторяют процесс проектирования, при соответствии разрабатывают техническую документацию;

- производят оценку эффективности проектного решения по созданию СУ БИС с использованием критерия информационной эффективности:

CR(E)=1-ε_α ε_x

где ε_α=(α_d-α(X_t))/α_d - относительное изменение параметра α(X_t) от предельно допустимого α_d; ε_x=(X-X_t)/X - относительное изменение текущего значения фактора X_t(X_t≤X) от выбранного значения X в заданном интервале;

- разрабатывают техническую документацию.

Поиск технических решений, включая и такие, как СУ, относится к классу задач, которые могут быть декомпозированы на две стадии: первая - анализ информации, необходимой для получения искомого решения и представления результатов анализа в форме, удобной для дальнейшей переработки; вторая - синтез искомого решения.

При реализации такого трансформационного подхода на стадии анализа путем продвижения от цели к исходному варианту (возможному прототипу решения) осуществляется расчет, проверка, анализ реализуемости и эффективности предугаданного решения, определение изменений, которые необходимо внести в прототип. Выполнение сформированного плана, т.е. синтез искомого решения, осуществляется путем тех или иных преобразований (трансформаций) при помощи одного либо целого набора эвристических приемов (комбинирование, инвертирование, поиск аналогий и т.п.).

При трансформационном подходе весь цикл решения задачи (анализ - синтез) часто приходится осуществлять неоднократно, отыскивая ряд прототипов, соответствующих заданным для анализа исходным значениям, например, в техническом задании и используя для их трансформации различные наборы эвристических приемов. Это обусловлено тем, что трансформационный метод обратно пропорционален сложности проектируемого объекта.

Каждый цикл трансформации занимает как время, так и ресурсы, например, вычислительные. В условиях, когда заданные в техническом задании исходные значения анализируемых параметров не полны или неточны, реализация циклов трансформации многократно мультиплицируется, что занимает много времени, ресурсов и отчетливо демонстрирует неэффективность данного способа для ранних этапов проектирования, например этапа аванпроекта.

Таким образом, недостатком способа прототипа является, во-первых, его значительные временные затраты на разработку, вызванные необходимостью сравнения полученных выходных характеристик (результата) каждого разрабатываемого элемента СУ БИС с заданными критериями, во-вторых, невозможность реализации восходящего (от блока к системе) или нисходящего (от системы к блоку) способов проектирования, что также влечет за собой необходимость затрачивать большие количества временных и вычислительных ресурсов при проектировании.

Техническим результатом изобретения является сокращение времени проектирования СУ БПЛА. за счет алгоритмизации ранних этапов проектирования (аванпроекта).

Для сокращения времени проектирования, сокращения трансформаций предлагается использовать алгоритм действий на базе описанного в литературе морфологического подхода Ф. Цвикки [3, 4, 5, 6].

Суть морфологического подхода состоит в следующем. На стадии анализа надо получить не план решения задачи, как в трансформационных подходах, а так называемое морфологическое множество решений - описание всех возможных (существующих и мыслимых) решений данной задачи. При этом постулируется, что можно построить описание класса систем (как технических, так и других) на базе известных описаний уже реализованной части этого класса, комбинируя существующие технические системы.

Морфологическое множество представляется в виде морфологической таблицы (ящика) или морфологического дерева. Каждая строка морфологической таблицы (МТ) содержит классификацию технических решений по какому-либо существенному признаку. Таким образом, МТ в целом есть результат многомерной классификации, предназначенный для разностороннего описания систем исследуемого класса. Если из каждой строки МТ взять по одному элементу, т.е. по одному значению каждого из отобранных существенных признаков классификации, то можно получить описание технического решения одной из систем, принадлежащих построенному (и заданному при помощи МТ) морфологическому множеству.

В связи с этим МТ для СУ имеет в основе ее составные части, на практике часто содержит классификацию и по другим признакам. При этом имеются в виду так называемые "основные" составные части, определяющие структуру СУ и ее облик (техническое решение). В определенном смысле МТ изоморфна функциональной структуре проектируемой системы. Если реализация некоторой составной части выделена в качестве классификационного признака, а основой классификации является функциональный принцип, то данная составная часть непременно входит в функциональную структуру и должна быть учтена при формировании облика проектируемой системы.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе автоматизированного проектирования системы управления (СУ) многопараметрическим объектом (МПО), включающем формирование по командам с пульта управлении информационной структуры процесса управления проектированием, оценку эффективности проектного решения по созданию СУ МПО с использованием критерия информационной эффективности и разработку технической документации, после формирования информационной структуры процесса управления проектированием формируют морфологическую таблицу системы управления многопараметрическим объектом, выполняют селекцию множества морфологических решений, производят синтез прототипа СУ МПО и анализируют его, после чего переходят к оценке эффективности проектного решения.

Реализация способа осуществляется на основе программно-аппаратного комплекса, наиболее близким аналогом (прототипом) которого является комплекс, реализующий способ автоматизированного управления проектированием бортовых интеллектуальных систем [2].

В состав комплекса входят следующие основные блоки:

- блок функциональной модели программной среды, содержащий функциональную модель программной среды, определяющую процесс проектирования СУ БИС на основе интеллектуальных технологий, методов современной теории катастроф и высокопроизводительных средств вычислений;

- концептуальный блок, реализующий выработку решений по созданию СУ БИС в рамках концепции обработки информации в мультипроцессорной вычислительной среде. В состав концептуального блока входит модуль сервисов управления обеспечивающий на основе принципа конкуренции и принципа формализации нечеткой информации выбор предпочтительной вычислительной технологии обработки данных;

- блок моделирования и визуализации, содержащий распределенную архитектуру вычислительных сервисов, функционирующих на основе сигналов от блока управления процессом проектирования, и модуль сервисов управления. Вычислительные сервисы обеспечивают функции интерпретации решений при оценке динамики внешней среды: ветер, волнение, при оценке динамики взаимодействия в стандартных, экстремальных и нештатных ситуациях, генерации и анализа альтернатив, выработке практических рекомендаций, оценке риска принимаемых решений и формировании их онтологических описаний;

- блок информационной среды анализа альтернатив и принятия решений получает информацию о доступных сервисах и их онтологических описаниях из блока моделирования и визуализации и на основе полученных данных создает набор альтернативных вариантов построения СУ БИС и выбора вариантов решений;

- блок управления процессом проектирования осуществляет основные функции управления, реализующие интеллектуальную поддержку принятия решений на основе экспертной системы (ЭС), реализующей управление вычислительными ресурсами, управление задачей, композицию и декомпозицию, хранение данных, а также используя модуль адаптации. Модуль адаптации реализует процедуры адаптивного обучения за счет управления вычислительным процессом с динамически меняющейся информацией. Помимо этого, модуль адаптации осуществляет реализацию принципа конкуренции при выборе предпочтительной вычислительной технологии, интеграцию знаний в условиях неоднородности вычислительных ресурсов, стохастической изменчивости параметров коммуникационных сетей и вычислительных систем, неопределенности характеристик задачи и неполноты исходной информации;

- блок модели выбора и реализации решений осуществляет контроль результатов работы блока моделирования и визуализации и блока анализа альтернатив и принятия решений. Процедуры выбора и реализации решений обеспечиваются экспертной системой (ЭС) с помощью логического вывода на основе принципа адаптивного резонанса, реализуемого входящим в нее модулем адаптации. Динамическая модель знаний, использующая этот принцип, ориентирована на перестройку логических моделей базы знаний ЭС и формализацию информации в условиях неопределенности и неполноты исходной информации. В процессе логического вывода осуществляется проверка соответствия исходных данных формализованной системе знаний и последующая корректировка логических правил ЭС, связанная с модификацией имеющихся правил либо построением новых правил, соответствующих исходным данным;

- блок оценки решений предназначен для экспертизы решений, вырабатываемых в блоке модели выбора и реализации решений. Основная функция этого блока состоит в реализации критериальной базы оценки решений на основе функции выбора;

- блок оценки эффективности решения осуществляет экспертизу решения с позиций обеспечения безопасности эксплуатации динамических объектов на основе национальных и международных стандартов и окончательной оценки результата работы системы создания СУ БИС по критерию информационной эффективности.

Блок оценки эффективности решения содержит критериальную базу с локальной и глобальной подсистемой нормирования, модуль формализации неопределенности и многокритериального анализа рассматриваемого решения по критерию информационной эффективности, модуль нечеткого вывода и принятия решения, результаты работы которого передаются в модуль управляющих воздействий;

- блок изготовления технической документации содержит виртуальную оболочку проектирования СУ БИС, соответствующую основным операциям вычислительных сервисов.

Недостатком комплекса - прототипа является избыточная сложность структуры, связанная с использованием двух независимых экспертных систем в блоке управления процессом проектирования СУ БИС и в блоке модели выбора и реализации решений.

Программно-аппаратный комплекс для реализации предлагаемого способа, включающий блок изготовления технической документации и блок управления процессом проектирования, отличается тем, что в него введены блок человеко-машинного интерфейса, через который блок управления проектированием связан с пультом управления, а также блок формирования морфологической таблицы, связанный с базой данных, блоком управления проектированием и с блоком формирования порядка решения задач, второй и третий входы которого соединены с соответствующими выходами базы данных и блока управления процессом проектирования, а выход соединен с соответствующим входом блока синтеза прототипа и оценки эффективности проектного решения, который связан также с базой данных и с блоком изготовления технической документации.

На чертеже структурной схемы программно-аппаратного комплекса, реализующего цикл проектирования СУ многопараметрическим объектом (МПО), в частности, СУ БПЛА, обозначены:

1 - пульт управления,

2 - блок человеко-машинного интерфейса,

3 - блок управления процессом проектирования,

4 - блок формирования морфологической таблицы,

5 - блок формирования порядка решения задач (планировщик),

6 -блок синтеза прототипа СУ и оценки эффективности проектного решения,

7 - база данных,

8 - блок изготовления технической документации.

Блок 2 человеко-машинного интерфейса содержит подсистемы для взаимодействия с внешней средой (пользователем) и с внутренней средой системы и реализован на основе лингвистического процессора. Лингвистический процессор преобразует запрос на естественном языке в запрос на внутреннем формализованном языке системы. Ответы системы пользователю передаются также лингвистическим процессором. Подсистема представления данных обеспечивает взаимодействие с базами данных и другими блоками системы.

Блок 3 управления процессом проектирования выполнен на основе экспертной системы, реализующей управление вычислительными ресурсами, управление задачей, композицию и декомпозицию и обмен данными с базой данных, а также реализует процедуры управления вычислительным процессом с динамически изменяющейся информацией.

Блок 4 формирования морфологической таблицы построчно формирует морфологическую таблицу. Каждая строка морфологической таблицы содержит классификацию СУ многопараметрического объекта по какому-либо существенному признаку. Таким образом, морфологическая таблица в целом есть результат многомерной классификации, предназначенный для разностороннего описания систем исследуемого класса.

Блок 5 формирования порядка решения задач (планировщик) определяет порядок обработки задач, взаимодействует с источниками данных и пользователями, запускает процессы и осуществляет коммуникацию с другими процессами в системе. Планировщик, циклически выполняет следующую последовательность шагов:

- проверка наступления начала цикла и если начало цикла наступило, планировщик начинает цикл и переходит к следующему шагу;

- формирование списка задач, которые будут выполняться на данном цикле:

- обмен с каждым источником данных;

- формирование очереди задач;

- обслуживание пакетов данных для выполнения очереди задач;

- проверка, осталась ли какая-либо активность в рамках данного цикла. Если да (получение данных, завершение отложенных задач и т.д.), он возвращается к первому шагу и проверяет, не наступило ли время нового цикла. Если нет, он переходит к третьему-шагу для завершения всех отложенных действий.

В блок 6 синтеза прототипа системы управления входят элементы, обеспечивающие логический вывод, многокритериальный анализ и расчетно-логический. В компоненты логического вывода входят редактор, компилятор и интерпретатор правил. Компонент многокритериального анализа реализует следующие функции:

- выявление и формализация предпочтений проектировщика;

- многокритериальное сравнение вариантов в условиях определенности, риска и при неопределенности условий функционирования (применения) СУ многопараметрического объекта;

- диалогового обоснования результатов сравнения вариантов;

- анализа устойчивости ранжирования вариантов.

Расчетно-логический комплекс блока 6 обеспечивает реализацию следующих функций:

- настройка на теорию расчета СУ многопараметрического объекта;

- автоматическое построение плана вычислений;

- автоматическая реализация плана вычислений;

- объяснение методики расчета технико-экономических характеристик и конструктивно-технических характеристик изделия и результата вычислений;

- обработка ситуаций недостаточности и противоречивости исходных данных.

База данных 7 (БД) реализует накопление, хранение, выдачу по запросам и коррекцию декларативных, продукционных и процедурных данных, а также обеспечение целостности БД и защиту от несанкционированного доступа. Подсистема включает: языки описания и манипулирования данными, трансляторы указанных языков, системы управления базами данных, средства тестирования БД (непротиворечивости, целостности).

Цикл проектирования СУ МПО инициируется в блоке 2 человеко-машинного интерфейса, по внешней команде из пульта 1 управления на начало проектирования структуры СУ МПО, по которой блок 3 вырабатывает команду на начало формирования морфологической таблицы СУ МПО блоком 4 и одновременно распределяется приоритет вычислительной задачи блоком 5.

При формировании морфологической таблицы СУ МПО определяются основные функции СУ и в соответствии с выбранными функциями СУ, определяется количество n и перечень составных частей S={s₁, …, S_n}, обеспечивающих их выполнение.

В базе данных осуществляется поиск аналогов (формируется множество А₂) - объектов, у которых могут быть заимствованы технические решения отдельных составных частей из множества S. Для каждой составной части s_i в соответствующую строку морфологической таблицы заносятся найденные технические решения как ее возможные реализации. Полученные множества реализаций составных частей дополняются техническими решениями, не встречающимися у аналогов из множества А₂.

Формирование морфологической таблицы в блоке 4 происходит при взаимном обмене данными между блоками 2, 3, 11, и 7

Далее данные из блока 4 формирования морфологической таблицы через планировщик 5 поступают в блок 6 синтеза прототипа и оценки эффективности проектного решения. В блоке 6 производится селекция множества морфологических решений, синтез прототипа СУ многопараметрического объекта, и анализ прототипа СУ многопараметрического объекта.

Селекция множества морфологических решений.

Морфологические таблицы существенно избыточны, так как многие из содержащихся в них вариантов решения не представляют практического интереса либо по условиям задачи, либо по другим причинам. На данном этапе надо из огромного числа технических решений, содержащихся в МТ, отобрать лучшие с точки зрения условий задачи выбора.

Множестве вариантов облика X имеет отображения (функции полезности) u:X→[0,1], обладающей свойством

»

где ν₁, ν₂ ∈ X; - отношение предпочтения на множестве X. В таком случае задача синтеза облика имеет вид

Синтез прототипа СУ МПО

Формально прототип Р СУ БИС задается кортежем

P=〈D_P,I,V,K〉

где D_P - описание параметров СУ (генератор описаний); I - цели и требования (требуемые интерпретации); V - словарь элементов СУ; К - знания, связывающие словарь элементов и требования (значения параметров и показателей).

Анализ прототипа СУ МПО

Анализ прототипа СУ МПО сводится к нахождению х^* - оптимальное решение при условии, что оно должно принадлежать множеству допустимых альтернатив X и быть наилучшим, т.е.

где opt - оператор оптимизации вектора r=F(x), r=F(x) - вектор определенности альтернатив, х - решение, возможные варианты которого определены на допустимом множестве X, r - вектор эффективности решений, F - функциональное отображение альтернатив х.

Искомые значения прототипа должны удовлетворять требованиям, формализуется следующим образом:

D=t(D_P,I)

где D - описание прототипа, выводимое при помощи оператора уточнения (трансформации) t, который воздействует на D_P - описание параметров проекта (или генератор описаний) и I - цели и требования (требуемые интерпретации).

Далее в блоке 6 производится оценка эффективности проектного решения по созданию СУ МПО с использованием критерия информационной эффективности:

CR(E)=1-ε_α ε_x

где ε_α=(α_d-α(X_t))/α_d - относительное изменение параметра α(X_t) от предельно допустимого α_d; ε_x=(X-X_t)/X - относительное изменение текущего значения фактора X_t(X_t≤X) от выбранного значения X в заданном интервале.

После этого данные из блока 6 поступают в блок 8, где изготавливается техническая документация на СУ многопараметрического объекта.

Создание программного комплекса, реализующего способ автоматизированного проектирования системы управления многопараметрическим объектом обеспечивает сокращение времени разработки СУ многопараметрического объекта, в частности, на ранних этапах проектирования, например, на этапе аванпроекта. Определение трудоемкости разработки (проектирования), осуществляется в соответствии с установленными «Межотраслевыми укрупненными нормативами времени на разработку конструкторской документации» нормативами [7].

Упрощение структуры программного комплекса, реализующего способ автоматизированного проектирования системы управления многопараметрическим объектом обеспечивает его надежность по сравнению с прототипом.

Практическая ценность результатов изобретения подтверждается расчетами и сравнительной оценкой трудоемкости стадий проектирования СУ, приведенной в таблице

Таким образом, технический результат изобретения заключается в сокращении времени проектирования системы управления многопараметрическим объектом за счет алгоритмизации ранних этапов проектирования

Источники информации

1. Патент №2433470 «Система и способ поддержки проектирования изделий», опубликован 10.11.2011, бюл. №31.

2. Патент №2502131 «Способ автоматизированного управления проектированием бортовых интеллектуальных систем», опубликован 20.12.2013, бюл. №35, прототип.

3. Zwicky F. Discovery, invention, research through the morphological approach. - Toronto, 1969.

4. Одрин B.M. Морфологический анализ систем: постановка задачи, классификация методов, морфологические методы "конструирования". - Препринт ИК АН УССР 86-3, 1986 г.

5. Джонс Дж.К. Методы проектирования. - М.: Мир, 1986 г.

6. Никольцев В.А., Васильевский А.С., Николаев О.А. Интеллектуальные технологии в проектировании систем управления. - Тезисы III Международной конференции по судостроению. ISC'2002, СПб, 2002 г.

7. Межотраслевые укрупненные нормативы времени на разработку конструкторской документации. - Постановление Минтруда СССР от 14 ноября 1991 г. N 69.

Способ автоматизированного проектирования системы управления (СУ) многопараметрическим объектом (МПО), включающий формирование по командам с пульта управлении информационной структуры процесса управления проектированием, оценку эффективности проектного решения по созданию СУ МПО с использованием критерия информационной эффективности и разработку технической документации, отличающийся тем, что цикл проектирования СУ МПО инициируется в блоке человекомашинного интерфейса по команде из пульта управления на начало проектирования структуры СУ МПО, по которой блок управления процессом проектирования вырабатывает команду на начало формирования морфологической таблицы СУ МПО блоком формирования морфологической таблицы, который взаимодействует с базой данных, блоком управления процессом проектирования и блоком формирования порядка решения задач, который определяет порядок решения задач, запускает процессы и осуществляет коммуникацию с другими процессами в системе, при этом в процессе формирования морфологической таблицы определяют основные функции СУ МПО, далее в соответствии с выбранными функциями определяют количество n и перечень S{Si…Sn} составных частей СУ, обеспечивающих их выполнение, производят в базе данных поиск множества А₂ аналогов, у которых могут быть заимствованы технические решения отдельных составных частей из множества S, для каждой составной части Si в соответствующую строку морфологической таблицы заносят найденные технические решения как ее возможные реализации и дополняют полученное множество реализаций техническими решениями, не встречающимися у аналогов множества А₂, далее данные из блока формирования морфологической таблицы через блок формирования порядка решения задач поступают в блок синтеза прототипа и анализа эффективности принятого решения, где производится селекция множества морфологических решений, синтез прототипа СУ МПО и анализ прототипа, который заключается в нахождении оптимального решения при условии, что оно является принадлежностью множества допустимых альтернатив и является наилучшим, далее, после оценки эффективности проектного решения по созданию СУ МПО, производится изготовление проектной документации на основе полученных данных.