Разработка алгоритмических и программных средств построения и анализа областей работоспособности аналоговых технических систем

• Автор: Назаров, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Постановка задачи построения области работоспособности.

1.1. Основные понятия и определения.

1.2. Задача параметрического синтеза

1.3. Постановка задачи построения области работоспособности

1.4. Выводы по главе

Глава 2. Алгоритм построения области работоспособности с помощью

регулярной сетки

2.1 Сеточное представление области поиска.

2.1.1. Использование регулярной сетки

2.1.2. Структуры данных сеточного представления
области поиска.
2.1.3. Алгоритмы тшциализации массива состояний
элементов сеточного представления области поиска.
2.1.4. Опенка сложности алгоритмов инициализации
массива состояний
2.2. Алгоритм сужения области поиска описанным, параллелепипедом
2.2.1. Построение описанного параллелепипеда методом статистических испытаний МонтеКарло.
2.3. Выводы по главе
Глава 3. Алгоритмы уменьшения объемов данных сеточного
представления области работоспособности.
3.1. Применение алгоритмов сжатия к массиву состояний
сеточного представления области работоспособности.
3.1.1. Двоичное битовое представление массива состояний
3.1.2. Кодирование длин серий элементов массива состояний
3.1.3. Инициализация массива состояний в сжатом виде
3.1.4. Сравнительные характеристики алгоритмов сжатия массива состояний.
3.2. Снижение избыточности данных геометрического представления области работоспособности.
3.2.1. Проблема точности построения области
работоспособности помощью регулярной сетки
3.2.2. Алгоритмы построения области работоспособности с использованием нерегулярных сеток.
3.2.3. Двухуровневая детализация
3.2.4. Многоуровневая двоичная детализация
3.3. Выводы по главе.
Глава 4. Алгоритмы анализа и оптимизации с использованием
сеточного представления области работоспособности
4.1. Алгоритмы выбора оптимальных элементов сетки по
критерию запаса работоспособности
4.1.1. Алгоритм расчта наименьшего расстояния до границы области работоспособности с помощью
по троения вписанного куба
4.1.2. Алгоритм расчета наименьшего расстояния до границы области работоспособности методом
проверки гокрестности
4.1.3. Алгоритм выбора элементов сетки, максимально удалнных от границы области работоспособности
4.2. Алгоритм проверки связности сеточного
представления области
4.3. Алгоритм визуализации сечений сеточного представления
области работоспособности.
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Параллельный алгоритм построения области работоспособности для реализации на распределнной
вычислительной системе
5.1. Сокращение времени построения области работоспособности с помощью параллельных
вычислений1
5.2. Параллельный алгоритм построения области
работоспособности с помощью регулярной сетки
5.2.1. Декомпозиция с учтом балансировки
вычислительной нагрузки между процессами.
5.2.2. Взаимодействие вычислительных процессов
с главным процессом
5.3. Применение распределенной несимметричной архитектуры вычислительной системы для решения задачи построения
области работоспособности.
5.4. Анализ эффективности параллельного алгоритма построения области работоспособности с использованием распределнной вычислительной системы.
5.5. Выводы по главе.
Заключение
Литература


Научные результаты работы использованы в ФГУП Центральный научноисследовательский институт автоматики и гидравлики ФГУП ЦНИИАГ для получения характеристик областей работоспособности, назначения допусков и номинальных значений параметров при разработке технических устройств и систем специального назначения. Полученные результаты обсуждались на международных симпозиумах Надежность и качество Пенза, Азиатской международной конференции по проблемам управления Баш, Международной конференции по проблемам оптимизации и оптимагьного управления СООС УланБатор, Российской конференции Дискретная оптимизация и исследование операций Владивосток, международной конференции по промышленным технологиям и управлению I Сингапур, Дальневосточной математической школесеминаре им. Е.В. Золотова Владивосток, Хабаровск, Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Интеллектуальный потенциал вузов на развитие Дальневосточного региона России и стран АТР Владивосток, а также научных семинарах Института автоматики и процессов управления ДВО РАН. По теме диссертации опубликовано работ, среди которых 3 из списка изданий, рекомендованных ВАК. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и шести приложении. Основной объм диссертации составляет 0 страниц, в который входят библиографический список из 9 наименований, рисунков и 6 таблиц. В первой главе приводятся основные определения из проблемной области, излагается задача параметрического синтеза и ставится задача построения ОР. Во второй главе описывается общий принцип представления ОР на основе ММИ, вводится структура данных для хранения информации об ОР в таком представлении, приводятся алгоритмы построения ОР, использующие эту структуру, а также проводится их сравнительный анализ. В третьей главе описываются алгоритмы, направленные на уменьшение избыточности данных представления ОР с помощью регулярной сетки. Первый подход основан на применении алгоритмов сжатия к данным, описывающим представление ОР с помощью регулярной сетки. Второй подход основан на построении нерегулярных сеток на основе детализации элементов регулярной сетки. В четвртой главе приводятся алгоритмы, которые в целом можно охарактеризовать как алгоритмы анализа ОР, представленной с помощью регулярной сетки. Рассматриваются алгоритмы вычисления параметров исследуемой системы, оптимальных по критерию максимального запаса работоспособности, алгоритм анализа связности сеточного представления ОР и алгоритм визуализации сечений сеточного представления ОР. Пятая глава содержит описание параллельного алгоритма построения ОР на основе регулярной сетки, ориентированного на выполнение в несимметричной распределнной вычислительной системе с возможностью балансировки вычислительной нагрузки между е узлами. ГЛАВА 1. В данной главе рассматриваются основные понятия теории наджности 1, 4, , , , , освещается проблема учта дрейфа внутренних параметров технических систем при их проектировании, датся строгое определение ОР и ставится задача е построения. Под системой в данной работе понимается технический объект аналоговое устройство, состоящий из совокупности элементов, функционально связанных между собой. Элементом системы будем считать такую часть системы, представление о которой нецелесообразно делить на составляющие е части. Это условно неделимая едшшца системы, выполняющая свои функции. Примером могут служить резистор или конденсатор в электрической цепи или такая единица, как процессор, в системе компьютер . Внутренние параметры системы это количественные характеристики элементов системы например, величина сопротивления для резистора, мкость для конденсатора, тактовая частота процессора и т. Обозначим вектором х 2 внутренние параметры системы. Множество значений этих параметров образует мерное пространство. Будем рассматривать его далее как мерное евклидово пространство с декартовой прямоугольной системой координат. Внешние параметры системы это количественные значения факторов внешней среды, в которой находится система. Факторы внешней среды оказывают влияние на значения внутренних параметров системы.