Диалоговая система многокритериального конструирования управляющих устройств

• Автор: Белялетдинов, Игорь Искакович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Глава 1. Программные средства для автоматизированного проектирования систем управления

1.1. Классификация программных средств для автоматизации проектирования систем

управления

1.2. Развитие программных средств для автоматизации проектирования систем

управления

1.3. Процесс создания программных средств для автоматизации проектирования

систем управления

1.4. Предпосылки создания диалоговой системы

Выводы к главе

Глава 2. Построение диалоговой системы. Особенности программной реализации

2.1. Требования к системе

2.2. Разработка объектно-ориентированной модели системы
2.3. Разработка компонента для отображения математических формул в естественноматематическом виде
Выводы к главе
Глава 3. Разработка алгоритмического и программного обеспечения диалоговой системы
3.1. Разработка метода построения множества реализуемых, неупрощаемых
управляющих устройств с недостаточным и достаточным числом звеньев коррекции в виде множества орграфов прохождения сигналов
3.2. Разработка метода визуализации структурных схем управляющих устройств
3.3. Нахождение оптимальных передаточных функций управляющего устройства
3.4. Оценка характеристик системы
3.5. Разработка метода конструирования управляющих устройств заданной и
минимальной сложности, обеспечивающих минимум критерия качества
Выводы к главе
Глава 4. Примеры использования диалоговой системы конструирования управляющих устройств
4.1. Пример 1. Конструирование управляющего устройства предельной сложности с
достаточным числом звеньев коррекции
4.2. Пример 2. Конструирование управляющего устройства предельной сложности с
недостаточными числом звеньев коррекции
4.3. Пример 3. Сравнение альтернативных структур управляющих устройств
4.4. Пример 4. Конструирование управляющих устройств минимальной сложности
Выводы к главе
Заключение
Приложение

На сегодняшний день уровень развития универсальных средств решения разнообразных математических задач таков, что снимается необходимость в самостоятельной реализации множества базовых методов и алгоритмов. Однако большинство существующих пакетов не охватывают всех аспектов проблемы конструирования. Это требует сконцентрироваться на разработке специальных средств, ориентированных на конкретную предметную область: в данном случае на теорию управления. Причем для исследовательских систем на первый план выходит удобство решения задачи и разнообразие доступных методов.
Как известно, существуют два подхода к конструированию оптимальных регуляторов с использованием квадратичного критерия качества. Это методы пространства состояний и методы пространства вход-выходных соотношений. Несмотря на то, что хорошо развитые методы пространства состояний с успехом решают большинство задач по конструированию оптимальных регуляторов для линейных стационарных систем, остается ряд задач, которые либо решаются удобнее с использованием вход-выходных соотношений, либо для которых не существует стандартных способов решения методами пространства состояний.
Конструирование систем управления носит многовариантный характер -на каждом этапе происходит рассмотрение множества систем, различающихся по своим характеристикам, затем среди множества альтернатив выбирается один или несколько вариантов, наиболее полно отвечающих заданным требованиям. В существующих системах автоматизированного проектирования систем управления проблеме синтеза управляющих устройств с различной конфигурацией структуры не уделено должного внимания. Введение в рассмотрение множества различных по структуре управляющих устройств позволяет найти системы, имеющие более предпочтительные значения показателей качества, чем системы с традиционной структурой. При этом количество элементов этого

множества таково, что проводить его анализ возможно только автоматизировано.
Доступные на сегодняшний день программные средства для решения задач синтеза оптимальных управляющих устройств имеют либо вид библиотек программ, входящих в состав универсальных математических пакетов, либо входят в программные комплексы промышленного назначения. Это затрудняет их использование исследователем, который является специалистом в области теории управления, но не потратил большого количества времени на их освоение. Возникает потребность в программах, которые нацелены на решение конкретных задач теории управления и имеют современный привычный графический интерфейс пользователя. Особенно важны такие программные системы при их использование в учебном процессе в ВУЗах.
Из вышесказанного можно заключить, что разработка алгоритмического и программного обеспечения конструирования систем автоматического управления является достаточно актуальной задачей, многие аспекты которой еще не были надлежащим образом рассмотрены.
Целью данной диссертационной работы является разработка диалоговой системы конструирования управляющих устройств для исследования линейных стационарных систем управления, описываемых с помощью соотношений вход-выход. В диссертационной рассмотрены следующие вопросы:
• анализ существующих подходов к синтезу оптимальных управляющих устройств;
• исследование развития программных систем автоматизированного проектирования систем управления;
• выявление недостаточно развитых либо нереализованных аспектов конструирования управляющих устройств в существующих программных системах;
• разработка объектно-ориентированной модели диалоговой системы конструирования управляющих устройств;

Рис. 2.10. Схема наследования для класса "Функционал, зависящий от передаточной функции Ну(з)"
Функции чувствительности - класс ТБепзШуйуРпсз.
Основные обязанности:
- владение выражениями для функций чувствительности;
- владение значениями функций чувствительности;
- нахождение значений функций чувствительности;
- вывод выражений для функций чувствительности вместе с их значениями.
Компоненты функционала в критерии качества - класс Т8иЫте§га1Сотропеп18.
Основные обязанности:
- владение подынтегральными функции компонентов функционала. Подынтегральные функции в компонентах функционала в критерии качества - класс ТБиЬЫедгаШипсз.
Основные обязанности:
- владениями выражениями для всех возможных подынтегральных функций компонентов функционала в формате, предназначенном для вывода, и в обычном формате, предназначенном для расчетов;
- владение выражения для выбранных подынтегральных функций компонентов функционала в формате, предназначенном для вывода, и в обычном формате, предназначенном для расчетов;
- владение выражениями для ограничения на компенсацию в формате, предназначенном для вывода.