Повышение эффективности распределенных информационно-измерительных систем гибких автоматизированных производств

• Автор: Васильев, Андрей Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СТРУКТУР РАСПРЕДЕЛЕННЫХ
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
1.1. Анализ структур гибких автоматизированных производств
1.2. Анализ обобщенных структур распределенных информационноизмерительных систем гибких автоматизированных производств
1.3. Анализ методов управления информационными потоками
в распределенных информационно-измерительных системах гибких автоматизированных производств
1.4. Анализ структуры избыточности данных при их обработке в распределенных информационно-измерительных системах гибких автоматизированных производств
Выводы
ГЛАВА 2. ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУР РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ И АЛГОРИТМОВ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ
2.1. Оптимизация структур распределенных информационноизмерительных систем гибких автоматизированных производств методом парных замещений
2.2. Аналитическое исследование алгоритмов формирования и передачи данных в распределенных информационно-измерительных системах гибких автоматизированных производств
2.3. Разработка алгоритма адаптивного управления информационным потоком в распределенных информационно-измерительных системах гибких автоматизированных производств
2.4. Разработка метода анализа устойчивости распределенных информационно-измерительных систем гибких автоматизированных производств
Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ СЖАТИЯ ДАННЫХ ПРИ
ПЕРЕДАЧЕ ИХ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
3.1. Разработка алгоритма сжатия на основе модифицированного
дискретно-косинусного преобразования
3.2. Разработка алгоритма сжатия на основе функций Крестенсона
3.3. Разработка алгоритма сжатия на основе мультивейвлетов
Выводы
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И
АЛГОРИТМОВ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
4.1. Оптимизация структуры сборочного робототехнического комплекса КСП
4.2. Разработка методики применения алгоритмов сжатия данных
Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Современные распределенные информационно-измерительные системы (РИИС) нашли широкое применение в различных областях науки, техники и промышленности. В современном производстве, особенно в такой области как гибкое автоматизированное производство (ГАП), РИИС играют ведущую роль в связи с усложнением алгоритмов технологических процессов, а также тенденцией распределения вычислительных средств между подсистемами РИИС.
РИИС ГАП - это инфраструктура, которая обеспечивает обработку и передачу данных от первичных преобразователей и позволит осуществлять различные функции, отличающиеся друг от друга по качественным и количественным показателям. В тоже время такое решение позволяет в дальнейшем обеспечить внедрение новых функций с различными требованиями к объёму передаваемых данных и качеству их передачи.
От РИИС ГАП во многом зависит эффективность работы гибкой производственной системы. Рассредоточение вычислительной мощности по различным уровням и блокам РИИС ГАП позволяет уменьшить потоки информации, сократить общее время обработки, повысить надежность систем, обеспечить гибкость построения структур и программ обработки информационных потоков.
Однако, в целом, задача построения структуры РИИС ГАП в целом недостаточно проработана. Существующие методики анализа и синтеза структур РИИС ГАП и алгоритмов обмена информацией либо требуют больших вычислительных мощностей, либо не позволяют найти наилучший вариант.
Кроме того, отличительной особенностью современной ситуации в области РИИС ГАП является трудность построения структур таких систем из-за сложных взаимосвязей структурных элементов, размещаемых на обширной территории, стремительный рост объёма измеряемых и передаваемых данных от гигабитов сегодня к террабитам завтра.
Необходима систематизация и обобщение структур и алгоритмов работы современных РИИС ГАП, а также разработка и представление материала, являющегося базой для повышения эффективности РИИС ГАП.
В этих условиях первостепенное значение приобретает совершенствование и дальнейшее развитие методов и алгоритмов повышения эффективности РИИС и широкое их практическое внедрение на основе использования современных средств вычислительной техники и программного обеспечения.
Проведенный анализ показал, что в настоящее время однозначного решения по использованию той или иной методологии для построения РИИС не существует. Промышленность предлагает не только сотни видов различного оборудования от множества производителей, но и ряд принципиально отличающихся подходов к решению создания РИИС ГАП.

Здесь 1 - номер требования в предшествующем Д - плане А, содержащем требования |/| ; у - номер требования в последующем Д - плане В, содержащем IА требований.
В тех случаях, когда в паре Д - планов не задействованы одни и те же элементы РИИС, то
Тс А В
При численной реализации Д - планов используются следующие прямоугольные матрицы: М/[1,к] - матрица моментов начала обслуживания; М/ [I,к] - матрица моментов окончания обслуживания.
Обозначив через к - номер столбца ( номер требования ) и через 1 - номер строки матриц ( номер элемента РИИС ), определяем сопряженное время пары [3 - планов следующим образом:
тсаВ = тах (М/[1, к тах]~ мА[1,к,] (2.1.5)
где к тах — I /1
Для всех пар Д - планов формируем квадратную матрицу Мг сопряженных времен с диагональными элементами, равными со.
Для анализа структуры плана и постановки в терминах теории графов воспользуемся терминологией [37].
С помощью матрицы Мг взвешиваем дуги исходного графа, для которого номерами вершин исхода являются номера строк, а номерами вершин захода являются номера столбцов. На этом формирование исходного графа заканчивается.
Выявление структуры оптимально плана имеет существенное значение для формирования самого оптимального плана. В общем случае выявление структуры будет сводится к определению числа ветвей и длины каждой ветви корневого дерева минимального веса. Конкуренция за приоритет между Д -планами возникает внутри каждой ветви корневого дерева.
Данная задача математически формулируется в терминах теории графов следующим образом. Требуется найти набор дуг корневого дерева, доставляющий минимум функции цели
т т
11тоихи
,=,]=' (2.1.6)
При ограничениях
Ху £ {0,1 и
уив = (VI, 1, 1, ... , 1),
И3= (0,1,1, ... , 1),
(2.1.7)
V = (VI, 0, 0, ... , 0),
узн = (0, 1, 1, 1 );
т' = п - 1, V'