Отказоустойчивые программно-аппаратные вычислительные комплексы систем управления бурением с использованием интеллектуальной поддержки принятия решений

• Автор: Егоршин, Артем Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПРОГРАММНОАППАРАТНЫМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ КОМПЛЕКСАМ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЕМ
1.1 Особенности программноаппаратных вычислительных комплексов систем управления бурением
1.2 Анализ методов и средств обеспечения отказоустойчивости применительно к профаммноаппаратным вычислительным комплексам систем управления бурением
1.3 Анализ возможности применения систем искусственного интеллекта для повышения отказоустойчивости программноаппаратных вычислительных комплексов систем управления бурением.

1.4 Математический аппарат нечетких когнитивных карт

Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ, МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЕМ И МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ НА БАЗЕ НЕЧЕТКОЙ КОГНИТИВНОЙ КАРТЫ

2.1 Разработка обобщенной структуры системы и метода

обеспечения отказоустойчивости программноаппаратного вычислительного комплекса системы управления бурением
2.2 Разработка методики проектирования отказоустойчивого программноаппаратного вычислительного комплекса системы управления бурением.
2.3 Реализация структуры блока обеспечения отказоустойчивости
2.4 Разработка структуры нечеткой когнитивной карты блока обеспечения отказоустойчивости
2.5 Интеграция метода обеспечения отказоустойчивости на основе
блока восстановления и нечеткой когнитивной карты
Выводы.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЕМ НА БАЗЕ НЕЧЕТКОЙ КОГНИТИВНОЙ КАРТЫ.
3.1 Определение нечеткой когнитивной карты блока обеспечения отказоустойчивости
3.2 Расчет элементов матрицы связей нечеткой когнитивной карты
3.3 Методика определения параметров функционирования блока обеспечения отказоустойчивости
3.4 Методика вычисления значений концептов нечеткой
когнитивной карты
3.5 Алгоритм реконфигурации блока обеспечения отказоустойчивости с использованием нечеткой когнитивной
карты и матрицы запретов.
3.6 Алгоритм функционирования системы обеспечения отказоустойчивости программноаппаратного вычислительного комплекса системы управления бурением.
Выводы.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ, ВНЕДРЕНИЕ,
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ И ПЕРСПЕКТИВЫ
РАЗВИТИЯ.
4.1 Структура программноаппаратного вычислительного комплекса системы управления бурением.
4.2 Применение разработанной методики для проектирования отказоустойчивого программноаппаратного вычислительного комплекса системы управления бурением на базе нечеткой когнитивной карты.
4.3 Методика проведения моделирования
4.4 Обсуждение результатов моделирования.
4.5 Оценка ресурсоемкости метода обеспечения отказоустойчивости на основе блока восстановления и реконфигурации на базе
нечеткой когнитивной карты.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Основные положения и результаты исследований по теме диссертации опубликованы в работах, включая 1 статью в рецензируемом журнале из списка ВАК, 9 публикаций в центральных журналах, трудах и материалах конференций российского и международного значения, 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ по теме диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Основное содержание работы изложено на 5 страницах машинописного текста, включая иллюстрации, таблицы. Приложения изложены па страницах. В первой главе рассмотрены основные черты ПЛВК СУБ, отмечена потенциальная возможность реализации разнородных вариантов реконфигурации с различными видами избыточности с учетом ограничений и необходимость использования методов обеспечения отказоустойчивости. В результате анализа существующих методов обеспечения отказоустойчивости в рамках концепции гарантоспособности применительно к ПАВК СУБ определено, что возможность применения одновариантных методов, методов на основе голосования и гибридных методов затруднена не только изза их ресурсомкости и сложности реализации. На уровне задач основного цикла ПАВК СУБ возможно использование метода на основе блока восстановления, но при наличии множества разнородных версий данный метод неэффективен. В основном это обусловлено применением средств, не учитывающих предысторию поведения системы и не обладающих достаточной гибкостью и адаптивностью к изменяющимся условиям работы и собственному состоянию в условиях неопределенности. Предложен подход на базе интеллектуальной поддержки принятия решения о реконфигурации, основанный на оценке эффективности использования вариантов реконфигурации во времени. Сформулирована задача повышения отказоустойчивости ПАВК СУБ. Показана возможность использования нечетких когнитивных карт для решения этой задачи в рамках предложенного подхода. Сформулирована цель и задачи исследования. Вторая глава посвящена разработке структуры, методики проекгирования отказоустойчивого ПАВК СУБ и метода обеспечения отказоустойчивости на базе НКК. Разработана структура системы обеспечения отказоустойчивости ПЛВК СУБ, являющаяся основой для реализации предложенного подхода, позволяющая парировать программные и аппаратные отказы, согласованно учитывать параметры элементов системы и состояние окружения. НКК и обработки информации о результатах тестирования элементов. Разработана методика проектирования отказоустойчивого ПАВК СУБ, позволяющая реализовать систему обеспечения отказоустойчивости. Разработана структура блока обеспечения отказоустойчивости и структура НКК блока, определены принципы функционирования блока. Для реализации предложенного подхода в системе обеспечения отказоустойчивости ПАВК СУБ разработан метод обеспечения отказоустойчивости, основанный на применении Диверсионного проектирования, блока восстановления, алгоритмов реконфигурации на базе НКК, являющийся развитием известного многовариантного метода на основе блока восстановления. Третья глава посвящена разработке математического и алгоритмического обеспечения процесса функционирования отказоустойчивого ПАВК СУБ на основе НКК. Создана структура НКК блока обеспечения отказоустойчивости, разработана методика определения элементов матрицы связей НКК на основе расчетных параметров элементов и путей, используемая на этапе проектирования блока. Предложена методика определения параметров функционирования блока обеспечения отказоустойчивости и вычисления значений соответствующих концептов НКК на основе обработки данных тестирования. Разработано алгоритмическое обеспечение структуры данных, алгоритмы вычисления параметров функционирования блока и пересчета значений концептов НКК блока, алгоритм реконфигурации блока обеспечения отказоустойчивости с использованием НКК и матрицы запретов. Разработан алгоритм функционирования системы обеспечения отказоустойчивости ПАВК СУБ, позволяющий реализовать предложенный подход на базе интеллектуальной поддержки принятия решений о реконфигурации на основе системы обеспечения отказоустойчивости ПАВК СУБ с использованием НКК.