Автоматизация разработки и применения пакетов программ для исследования динамики сложных управляемых систем

• Автор: Опарин, Геннадий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 299 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Методологические основы автоматизации процессов разработки и применения пакетов знаний в области исследования динамики и проектированиям сложных управляемых движущихся объектов
§1. Характеристики ПО и требования к организации расчетных работ
§2. Принципы организации процессов разработки и применения пакетов знаний
§3. Язык SATL для представления и использования пакетных знаний
§4. Концептуальная схема спецификаций ПО и выбор модели данных
§5. Методы планирования схем решения задач
§6. Методические и технологические аспекты проектирования пакетов знаний
Глава II. Инструментальная система САТУРН для разработки и эксплуатации пакетов знаний
§1. Архитектура инструментальной САТУРН-среды пакетов знаний
§2. Макросредства в инструментальной системе САТУРН
§3. Особенности архитектуры и реализации инструментальной системы САТУРН/М
§4. Особенности архитектуры и реализации инструментальной системы САТУРН/Б
§5. Технология использования инструментальной системы САТУРН
Глава III. Инструментальная среда моделирования динамики составных непрерывно-дискретных объектов
§1. Характеристики типовых объектов моделирования
§2. Формальная модель составных непрерывно-дискретных объектов
§3. Каноническая форма уравнений динамики составных непрерывно-дискретных объектов и планирование вычислений
§4. Языковые средства

§5. Архитектура инструментальной среды моделирования
§6. Моделирование динамики системы управления движением в пространстве
космического аппарата средствами системы БАЙКАЛ
Глава IV. Пакеты программ для исследования динамики прецизионных электромеханических систем
§1. Пакет прикладных программ по динамическому анализу и параметрическому синтезу прецизионных электромеханических систем (ДИАНА) . 189 §2. Пакет прикладных программ для динамического анализа и параметрического синтеза непрерывно - дискретных прецизионных электромеханических систем (ДИСАН)
§3. Исследование динамики высокоточной системы стабилизации орбитального телескопа средствами пакета ДИАНА
§4. Пакет программ СОС.ЧМ для моделирования динамики режимов работы
системы ориентации и стабилизации космического аппарата
§5. Методический пакет знаний СПЕКТР для вычисления собственных значений и векторов с использованием библиотеки NAG
Глава V. Инструментальная поддержка процессов разработки и функционирования многопакетных систем
§1. Комплексирование пакетов программ
§2. Имитационная система сложного оптикомеханического комплекса
Заключение
Список литературы

Введение
В последние два с половиной десятилетия большую значимость приобрели вопросы автоматизации расчетных работ в отдельных приложениях динамики систем и теории управления, в частности, в области исследования динамики и проектирования систем управления сложными движущимися объектами (СУ СДО), к числу которых относятся внеатмосферные астрономические обсерватории, орбитальные телескопы, спутники связи и другие объекты ракетно-космической техники [1] - [3].
Термин ’’проектирование” здесь и далее понимается в классическом (см., например, [4]) для специалиста по управлению движением смысле и подразумевает решение задачи структурно-параметрического синтеза систем управления, когда цель проектирования определяется в виде совокупности требований к динамическим показателям функционирования СУ СДО (точность в различных режимах, быстродействие, запасы устойчивости и др. динамические показатели). По сути дела, речь идет о формировании динамического облика СУ СДО и связанного с этой задачей комплексе научно-исследовательских работ, выполняемых на уровне математических моделей, аналитических и численных методов их исследования. В этом контексте определяющим для специалиста по управлению является понимание математических моделей СУ СДО и способность выполнять операции их построения, идентификации, преобразования, упрощения, комплексирования, анализа и синтеза с целью достижения предъявляемых к СУ СДО требований.
Основу расчетных работ при заданной цели исследования составляют три тесно связанных типа понятий - это математические модели СУ СДО, методы исследования этих моделей и методики достижения цели исследования с использованием моделей и методов их решения. В данной работе рассматриваются наиболее часто используемые на практике алгоритмические модели, когда описывающие функционирование СУ СДО сложные системы дифференциальных, разностных и алгебраических уравнений оформляются в виде множества взаимосвязанных процедур и организованный на этой основе вычислительный процесс соответствует в определенном
транзитных и рабочих формальных параметрах, способе передачи параметров, описаний нестандартных и аварийных ситуаций, описаний тестовых задач и результатов их прогона, рекомендаций по выбору управляющих параметров численных алгоритмов, описаний типовых методик использования п/п и других сведений. Примером качественного оформления библиотеки п/п является библиотека алгоритмов по линейной алгебре [61].
Библиотеки п/п также активно используются для представления знаний о блочных математических моделях сложных управляемых систем, описываемых совокупностью дифференциальных, разностных и алгебраических уравнениях (см., например, [70]). При этом отдельная п/п реализует алгоритм вычисления множества выходных переменных блока модели по заданным входным переменным.
Решение задач анализа динамики и проектирования СУ СДО в рамках рассмотренного способа представления знаний о математических моделях и методах их исследования организуется на программном уровне в виде пошагового выполнения п/п, работающих над множеством структурированных данных, являющихся фактическими параметрами этих п/п. Управление вызовами п/п естественно зависит от выбранного варианта математической модели СУ СДО и метода исследования этой модели.
Итак, ключевой момент САТУРН-технологии - это представление слоя вычислительных знаний, являющегося основанием всей пирамиды знаний, в виде библиотек снабженных спецификациями, автономно транслируемых и отлаживаемых модулей-подпрограмм. На фундаменте слоя вычислительных знаний воздвигаются этажи схемных и продукционных знаний о проблемной области (ПО).
2.2. Схемные знания. Схемные знания отражают весь интересующий исследователя набор понятий, необходимых для описания структурных особенностей и характеристик блоков математических моделей и методов их исследования. При этом схема ПО свободна от деталей, касающихся формы машинного представления информации, особенностей функциональных отношений, выраженных формулами, уравнениями, алгоритмами и сосредоточенных в слое вычислительных знаний. Схема ПО содержит