Разработка моделей и алгоритмов синтеза схем для тренажерного комплекса, обучающего проектированию систем автоматизации

• Автор: Бодрин, Артем Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Автоматизированное обучение проектированию систем автоматизации.

1.1. Анализ автоматизированных обучающих систем, тренажеров и учебных САПР.

1.1.1. Автоматизированные обучающие системы.

1.1.2. Тренажерные комплексы

1.1.3. Учебные и промышленные САПР

1.2. Анализ процесса обучения проектированию схем систем автоматизации

1.3. Концепция интеллектуального тренажерного комплекса, обучающего проектированию систем автоматизации.

1.4. Постановка задач диссертации

Выводы к главе 1.

Глава 2. Организация предметных знаний.
2.1. Структура предметных знаний интеллектуального тренажерного комплекса
2.2. Модели представления предметных знаний
2.3. Модель представления знаний об элементах технических
средств
2.4. Модель представления знаний о структуре объекта проектирования.
2.5. Представление зпаний о способах преобразования моделей схем
Выводы к главе 2.
Глава 3. Автоматизированное проектирование схем систем
автоматизации
3.1. Генерация цепей функциональной схемы.
3.1.1. Задача автоматической генерации связей блоков функциональной схемы
3.1.2. Задача агрегирования вершин в графе цепей функциональной схемы.
3.2. Построение контура системы автоматизации.
3.3. Формирование цепей принципиальной электрической схемы.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Программное обеспечение интеллектуального тренажерного комплекса
4.1. Автоматизированное рабочее место преподавателя
4.2. Графический редактор структурных и функциональных схем
4.3. Банк данных тренажерного комплекса
4.4. Реализация алгоритма синтеза функциональной схемы.
4.5. Методика обучения проектированию схем систем автоматизации на основе информационного и программного обеспечения НТК.
4.5.1. Сценарий процесса работы преподавателя вереде НТК
4.5.2. Сценарий процесса работы студента в среде НТК
4.5.3. Алгоритм проверки учебных проектных решений
Заключение
Список литературы


Применение методик из области искусственного интеллекта позволит удовлетворить требования, поставленные перед системой в пунктах (1,2,4). Разработана архитектура интеллектуального тренажерного комплекса, ориентированного на работу в глобальной сети - обязательное условие для применения комплекса в сфере дистанционного образования. Обоснована цель диссертационной работы и сформулированы основные задачи исследования. Вторая глава диссертации посвящена вопросам организации предметных знаний интеллектуального тренажерного комплекса, определению моделей представления знаний об элементах технических средств, структуре объекта проектирования, способах преобразования моделей схем. В качестве основы схемы представления знаний о комплексе технических средств наиболее целесообразно использование иерархической структуры, наиболее просто иллюстрирующей существование классов и родовидовых отношений. Подобная схема обычно используется в отраслевых классификаторах, и, в неявном виде, при построении электронных учебных пособий. Эта схема наиболее удобна для отображения приемов агрегирования и декомпозиции ОП. На основе онтологического подхода разработана концептуально-логическая модель предметной области, включающая таксономии “Элементы ТСА” и Ти “Интерфейс ТСА”, множества экземпляров концептов, множество отношений. Таксономия “Элементы ТСА” объединяет по функциональному признаку 7 классов устройств и позволяет описывать любой технический объект данной предметной области. Модель структурной схемы (. СС) уровень 2. Модель функциональной схемы (м_ФС) уровень За. Модель принципиальной электрической схемы (. ПЭС); уровень . Модель монтажно-коммутационной схемы (м_МКС). Модель ПЭС и монтажно-коммутационная модель описывают одно и то же состояние объекта проектирования, используя различные компоненты его представления. МКС. Для представления знаний о способах преобразования схем в качестве базовых использованы продукционные модели. Определен минимально необходимый набор правил для решения задачи проектирования (выбор элемента, построение связи, построение цепи, построение контура, построение схемы). Сформулированы правила выбора экземпляров концептов для построения функциональной схемы и схемы питания, построения функциональных связей на множестве экземпляров концептов, принадлежащих таксономии “Элементы ТСА” и правила построения электрических связей на множестве экземпляров концептов, принадлежащих таксономии “Интерфейс ТСА”. Третья глава посвящена разработке алгоритмов решения задач автоматического синтеза схем систем автоматизации. Генерация цепей футщиональной схемы. Построение контура системы автоматизации. Формирование цепей принципиальной электрической схемы. Для решения указанных подзадач созданы соответствующие алгоритмы: - Алгоритм генерации цепей функциональной схемы осуществляет поиск и подстановку необходимых элементов ТСА в схему, их соединение между собой. В результате работы алгоритма возникают избыточные вершины в графе цепей функциональной схемы за счет игнорирования возможности наличия у элемента нескольких каналов. Алгоритм построения контура системы автоматизации реализует операции объединения синтезированных цепей в единую функциональную схему системы автоматизации. Алгоритм формирования цепей принципиальной электрической схемы реализует преобразование полученной на предыдущем этапе функциональной схемы в принципиальную электрическую. Модель принципиальной электрической схемы имеет несколько уровней завершения. В четвертой главе рассмотрены вопросы программной реализации предлагаемых теоретических решений. ИТК в условиях функционирования в сетях различного масштаба. СУБД PostgreSQL 8. В качестве средства поддержки процесса обучения проектированию схем автоматизации создано программное обеспечение, реализующее алгоритмы генерации схемных решений, а также проверки учебных проектных решений, созданных в интеллектуальном тренажерном комплексе. Создана методика обучения проектированию схем систем автоматизации на основе информационного и программного обеспечения ИТК.