Конструирование виртуальных технологических процессов для системы компьютерной поддержки подготовки инженеров-системотехников

• Автор: Панфилов, Александр Эдуардович
• Шифр специальности: 05.13.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 КОМПЬЮТЕРНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ

1.1 Обзор обучающих систем.

1.2 Проблемы обучения проектированию АСУТП.

1.3 Выводы.

2 МЕТОДИКА ФОРМАЛЬНОГО ОПИСАНИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

2.1 Предпосылки для формализации объектов ТП.

2.2 Формирование пространства задач учебных дисциплин

2.3 Формализация виртуального ТП.

2.4 Метод конструирования виртуального ТП

2.5 Выводы.
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
3.1 Требования к программному комплексу виртуальных ТП.
3.2 Структура программного комплекса виртуальных ТП
3.3 Информационная структура комплекса виртуальных ТП
3.4 Алгоритмическое обеспечение комплекса виртуальных ТП.
3.5 Особенности программной реализации комплекса виртуальных ТП.
3.6 Технология ОРС взаимодействия комплекса со БСАБАсистемой
3.7 Выводы.
4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
4.1 Методика работы с комплексом виртуальных ТП
4.2 Методика обучения приемам проектирования АСУТП.
4.3 Примеры использования методики обучения проектированию АСУТП
4.4 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Эффективность применения комплекса виртуальных ТП подтверждается ростом числа курсовых и дипломных проектов, связанных с проектированием АСУТП, в общем числе проектов, относящихся к специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления» в Камышинском технологическом институте. Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, могут быть применены в сфере образования при обучении проектированию АСУТП. Внедрение. Разработанный комплекс виртуальных ТП используется в учебном процессе Волгоградского государственного технического университета и его филиале - Камышинском технологическом институте при изучении учебных дисциплин: «Проектирование АСОИУ», «Междисциплинарный курсовой проект», «Алгоритмическое обеспечение АСОИУ», «Локальные системы управления», «Специальные главы кибернетики», «Основы теории управления», «Моделирование систем». Разработанная методика обучения студентов-системотехников приемам проектирования АСУТП на основе комплексом виртуальных ТП используется при проведении лабораторных практикумов, в курсовом и дипломном проектировании, для моделирования ТП и систем регулирования ТП. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на VIII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград ), XI, XII, XIII международных конференциях «Математика. Компьютер. Волгоградском государственном техническом университете (Волгоград , работа получила второе призовое место), международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград ). Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 3-х статьях и материалах конференций [, , ], в том числе 1 публикация в центральной печати []. Всего по теме диссертации опубликовано 7 работ [, ,, ,,,]. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 8 страницах. Диссертация содержит рисунков, 7 таблицы, список литературы из наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов. В главе 1 изложены результаты анализа обучающих систем и существа проблемы обучения проектированию АСУТП. Научные проблемы, связанные с исследованиями и разработкой программного и аппаратного обеспечения компьютерных тренажеров, отражены в работах [, , , , , , , , ]. Основное назначение тренажеров - закрепить навыки работы с конкретным ТП. При работе с ними не изучаются вопросы проектирования АСУ, однако именно они важны для подготовки студентов-системотехников к практической деятельности. Одной из возможностей научить студентов вопросам, связанным с построением АСУТП, является «погружение» студента в обстановку, приближенную к условиям реального проектирования. Средством, обеспечивающим данный методический прием, является виртуальный ТП, уровень сложности которого отвечает цели обучения проектированию. Глава 2 посвящена определению и формированию пространства задач учебных дисциплин, методике формального описания ТП и разработке метода автоматизированного конструирования виртуального ТП с использованием пространства задач. Для описания моделей ТП используется подход, основанный на представлении ТП через материальные и энергетические потоки [1], дополненный учетом времени задержки для применения метода к распределенным ТП. В главе 3 описана структура программного комплекса и алгоритмы имитационного моделирования виртуального ТП. Комплекс виртуальных ТП реализован в виде локального приложения, осуществляющего обмен технологическими данными виртуального ТП со ЗСЛИА-системой по протоколу ОРС. В главе 4 изложена методика работы с комплексом виртуальных ТП, методика обучения приемам проектирования АСУТП с использованием комплекса виртуальных ТП, а также примеры ее использования. Применение методики показано на примере технологического процесса водораспределения в гидромелиоративной системе (ГМС). Методические указания к лабораторным работам по предпроектному обследованию ТП водораспределения в ГМС (Приложение 2).