Математическое и программное обеспечение диалоговой системы коллективного пользования для автоматизированного исследования систем управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.01.10, кандидат физико-математических наук Перепелкин, Геннадий Александрович

• Перепелкин, Геннадий Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Перепелкин, Геннадий Александрович

Введение

В.1. Содержание работы

В.2. Анажз подходов к автоматизации: проектирования и исследования систем управления.

В.З. Представление знании в ЗЕМ.

В.4. Обзор диалоговых систем автотшзированного проектирования и исследования систем управления, основные характеристики.

1. Основные принципы, организации програмного обеспечения диалоговой системы

1.1. Иерархия базы знании разрабатываемой системы.

1.2. Семантическая сеть функциональных фреймов.

1.3. Язык описания локальных предметных областей знаний

1.4. Требования на прикладное обеспечение.

1.5. Принцип организации функциональной схемы, системы.

2. Описание диалоговой системы коллективного пользования для автоматизированного исследования и проектирования систем управления система КИПАРИС

2.1. Общая схема функционирования системы.

2.2. Реализация семантической сети функциональных фреймов

2.3. Язык описания локальных предметных областей знаний

2.4. Методика пополнения базы, знаний.

2.5. Методические указания пользователю по работе с системой.

3. Опыт практического применения системы

3.1. Загрузка системы.

3.2. Пример пополнения базы зданий методами анализа линейных непрерывных стационарных систем управления

3.3. Включение в систему метода параметров пространства состояний для синтеза линейных непрерывно-дискретных систем стабилизации.

3.4. Пример работы пользователя.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое и программное обеспечение диалоговой системы коллективного пользования для автоматизированного исследования систем управления»

Расширение автоматизации др оектно-конструкторских и научно исследовательских работ с применением электронно-вычислительной техники определено решениями партии и правительства как направление, требующее скорейшего развития. Диалоговые системы служат базой для создания систем автоматизации проектирования и исследования, позволяют "приблизить" пользователя к ЭВМ, расширить 1фут лиц, привлекаемых к работе на ША за счет развития языков общения с ЭВМ, сокрадют сроки разработки с одновременным повышением качества работ.

В.1. Содержание работы

Во введении дан обзор некоторых диалоговых систем для автоматизации проектирования и расчета систем управления, приведены их характеристики. Рассмотрен типовой процесс проектирования и расчетов с <Ш, проблема представления знаний в оВМ, описаны функциональные Фреймы.

В первой главе рассматривается принцип организации прог-рамного обеспечения диалоговой системы для автоматизированного 'исследования и проектирования систем управления, рассмотрено представление базы знаний в виде трехуровневой структуры, обеспечивающее каадол категории пользователей общение с базой знаний на доступном языке. Рассмотрены функциональные фреймы и способ их представления,я^ыи, описания локальных предметных областей знаний и требования на язык,как средство создания диалоговых процедур для решения типовых задач, далее рассмотрены требования на прикладное и информационное обеспечение, состав модулей, обеспечивающих функционирование системы.

Во второй главе дано описание диалоговой системы коллективного пользования для автоматизированного исследования и проектирования систем управления - система КИПАРИС, реализующей основные принципы, изложенные в первой главе. Рассмотрена общая схема функционирования диалоговой системы, предложенная реализация функциональных фреймов, состав языка описания локальных предметных областей знаний. Приведена методика пополнения базыы знаний и методика работы конечного пользователя в диалоговой системе.

В третьей главе рассмотрен опыт практического применения системы. Рассмотрены вопросы практической реализации на примерах включения в систему методов анализа и синтеза линейных стационарных систем управления, приведены примеры работыг пользователей.

В приложении собраны акты о внедрении системы КИПАРИС в учебных организациях и предприятиях, приведена семантическая сеть реализованная в базе знаний, дана инструкция по постановки и запуску диалоговой системы, приведены примеры работы пользователей.

В.2. Анализ подходов к автоматизации проектирования и исследования систем управления

Как объект проектирования системы управления выделяются среди прочих объектов разнообразием форм описаний, наличием большого количества функциональных узлов, взаимными связями составных элементов. В общем случае в рассмотрении системы управления присутствуют объект управления, среда, исполнительный орган, закон управления. Определенные категории разработчиков систем управления оперируют с различными формами представления составных элементов системы управления. К таким формам представления систем управления следует отнести структурные схемы, системы дифференциальных, интегральных, алгебраических уравнений или их комбинацию. Ограниченные возможности терминалов современных ЭВМ заставляют разрабатывать специальные языки описания систем управления, которые могут использовать стандартный алфавитно-цифровой дисплей. Такими разработками является язык структурных схем системы МЛ СИ. МЕ Ивановского политехнического института // / , язык описания топологии и моделирования управляющих систем ОПТИМУС Марийского политехнического института им.Горького /2/, язык описания предметной области диалогового формирователя программ анкетного типа диалоговой системны V 8OS. ОZ кафедры "Дифференциальные уравнения и математическая теория управления" МАИ /3/, язык ввода структурных схем системны DUCHAD факультета "Системы управления" МАИ /4/. Каждыый из этих языков обладает определенными преимуществами и все они ориентированы на использование стандартного алфавитно-цифрового дисплея. Ввод систем управлений, описывающих исследуемую систему управления диктуется языком программирования и принятыми обозначениями.

Использование стандартных устройств ввода-вывода для проектирования и исследования систем управления ограничивает входной алфавит- и возможности языковых средств общения с ЭВМ, что позволяет рассматривать автоматизацию проектирования и исследования систем управления как частную задачу проектирования и исследования объектов. При этом возможны различные подходы к автоматизации процесса проектирования и исследования.

С позиций системотехники управление любым процессом (управление производством, конструкторским бюро и др.) есть процесс запаанированного изменения информации, в котором можно выделить две самостоятельные функции - планирование и собственно управление на основе алгоритма управления. Планирование, в свою очередь, включает в себя определение цели, установление возможностей, разработку программ выполнения достаточного плана. А собственно управление состоит в разработке оперативного плана и исполнения. К тому же, как на этап планирования, так и на этап управления могут воздействовать внешние помехи. Такая обобщенная схема процесса управления изображена на рис. В.1. Автоматизация такого процесса - семиотическая система с человеком в контуре уп» равления; объектом управления в такой системе является процесс проектирования (исследования).

С позиций системного программиста система автоматизирован-ногоп проектирования или исследования - это человеко-машинная система, в которой пользователь (оператор) посредством управляющей программы взаимодействует с банком данных и специальным математическим обеспечением системы. Под специальным математическим обеспечением системы понимаются подсистемы, решающие большие самостоятельные задачи, такие, например, как выбор формы летательного аппарата, решение прочностных задач, проектирование систем управления,, проектирование двигательных установок и т.п. (рис. 3.2).

Возможно рассмотрение задач автоматизации проектирования и исследования с позиций систем искусственного интеллекта. Под системой искусственного интеллекта понимается система, которая доопределяет, уточняет введенные данные с целью получения решения, удовлетворяющего пользователя. Системы искусственного интеллекта и им подобные системы, такие как интеллектуальные сис-шемы программирования (ИСПРОГ), интеллектуальные банки данных (ИВД), интеллектуальные вопросно-ответные системы (ИВОС), ориентированы на обработку входной информации на естественном языке. Обработка состоит из преобразования входной информации во планирование выполнение.

1 ъз. ^ определение цели устаноё-ленцейсам. раЗраЬогха 1 1 1 1 1 1 оперативный . план исполнение

1 1 !

I I I I

Ит4

I I

Рис. Б.1. Обобщенная схема процесса управления системное мо общесистемное мо

Рис . 5.2. Подход к САПР с позиций системного программиста. внутреннее представление с использованием ЛИНГ-, СЕМ- и ФОРМ-процессоров, выполнения необходимых действий и выдачи ответа. Создание СИИ требует решения таких задач, как распознавание фраз естественного языка, рредставление знаний,.целенаправленный поиск решений, адаптация и обучение.

Возможно рассмотрение автоматизации проектирования и исследования с позиций эвристического программирования. Исповьзова-ние ЭВМ для решения различных научно-технических задач основано, главным образом, на ряде допущений, упрощающих представление о моделируемых с их помощью реальных процессах. Такое абстрагирование позволяет с определенной степенью точности в заданные отрезки времени получать приемлемое решение. Для процессов проектирования, пожалуй, невозможно построить более или мннее точную математическую модель. Попытка упрощения процесса проектирования сводит на нет сам "процесс проектирования", более всего сводит его к узкой задаче расчета. Эвристическое программирование занимается моделированием процесса творческого мышления человека, решающего определенный класс задач. В орределенной степени формирование логики функционирования систем, решающих правил и т.п. есть частный случай эвристического программирования.

Рассмотрим подход к созданию САПР динамики систем управления различных классов (по виду математических моделей систем) и типов (по типу объектов управления), разрабатываемый на кафедре "Дифференциальные уравнения и математическая теория управления" под руководством проф. В.В.Семенова /5/ (рис. 2.3). В основе подхода лежит типовой "технологический" процесс проектирования динамики систем управления с использованием ЦВМ, состоящий из этапов постановки задачи, составления алгоритма, написания программ, отладки, итогового счета и анализа результатов. Имеем замкнутый на информационном уровне процесс. Несовершенство этого r?hVQV¿ эпндтдс/ nHdHVObUff

5$

•к * 1 m i vxîftc/г Df

•OHh/Vc/xOc/u Vt>ßOU/Od l c/QWXOQdC/

JÜU aj//9éV

X>H Vh/t/rx/ioofo

O i , t*í5t* et o

Ph Ö o со n o M n o К

CU

X O

CO o F4 процесса заключается в непомерно большой продолжительности работ по написанию, набивке и отладке программ. Это объясняется многими причинами, среди которых может быть и отсутствие непосредственной связи с ЭВМ, и плохая информация о существующих ППП, и возможные ошибки исполнителей. Диалоговые редакторы, системы разделения времени позволяют приблизить пользователя к ЭВМ. Однако, большинство причин, замедляющих получение результата, остается. Сокращение времени получения результата можно получить уменьшением затрат на написание, отладку программ, заменяя, на первых порах, эту работу формированием типовых заданий, а в дальнейшем возможна и автоматизация работы по составлению произвольных программ. В предложенной схеме САПР эта рутинная работа перекладывается на диалоговый формирователь программ (ДФП). Связь ДФП с пользователем осуществляется через дисплей.

Пользователь может работать в двух режимах формирования программ: директивном и диалоговом. Директивный режим предполагает инициативу от проектировщика при вводе заданий. В простейшем случае это алгоритмический язык программирования. Предполагается обработка фраз естественного или ограниченного естественного языка. Диалоговым способом формирования пршграмм принято называть формирование программ, основанное на анализе ответов пользователя, поступающих через дисплей на запросы ФВМ. Инициатива в данном случае за ЭВМ. Верное формирование программ при диалоговом способе гарантируется заранее сформированными вопросами с регламентированными ответами, которые однозначно истолковываются ЭВМ. Возможно включение в систему диалога и при дальнейшем прохождении программ, то есть при работе редактора связей, загрузчика и при исполнении программы.

Работа ДФП, система вопросов, возможные действия системы и т.п. действия должны быть описаны в специальной части, называемой базой знаний, которая является моделью внешнего мира для ЭВМ.

В.З. Представление знаний в ЭВМ

Как правило, каждую программную систему ориентируют на некоторую область человеческой деятельности (профессиональный интеллект) , реализация которой в ЭВМ в терминах искуственного интеллекта носит название предметной (проблемной области), модель которой иногда называют базой знаний системы. Для описания предметной области предпочтительным является естественный язык или ограниченный естественный язык. В создании предметных областей процессов проектирования и исследования используется широкий круг специалистов. Это системные аналитики, являющиеся специалистами по решаемой проблеме, но не работающие на ЭВМ самостоятельно, прикладники, решающие частные задачи проектирования и исследования, и системные программисты, сопровождающие и разрабатывающие специальные программные средства. Основную идеологию процессов проектирования и исследования закладывают системные аналитики, привлечение которых к непосредственной работе на ЭВМ возможно при наличии доступных средств общения с базой знаний, Проблема представления знаний в ЭВМ привела к созданию систем представления знаний. Принято различать декларативные, процедура льные и специальные системы представления знаний.

Характерная черта декларативных моделей - описание состояний в виде множества утверждений, независимых от того, где их используют. Считается, что декларативные модели обладают наибольшей общностью. При декларативном представлении имеет место четкое разделение рроцедуры поиска решения и процедуры оптимизации этого поиска, который, как правило, является полным перебором. Реализация эффективных методов поиска в таких системах приводит к сужению ПО, при этом теряется общность и универсальность. То есть введение семантики в описание предметной области по сути дела приводит декларативные модели знаний в класс специальных моделей.

Процедуральное представление знаний характеризуется заданием процедур преобразования. В любой момент времени обрабатывается только локальный участок специально организацанных данных. Реализуются специальными языками типа Pl/QIVNEA, GSP , СИМСКРиПТ и др. Эти языки представляют возможность сочетать универсальность механизмов обработки данных и управляемость со стороны пользователей. Отличительная черта процедурального представления знаний от декларативного представления заключается в представлении знаний в виде процедур, программ. Выигрыш - экономия памяти, проигрыш - сложность поиска решений в неполностью описанных ПО. Введение семантики уменьшает время поиска.

Объединение этих двух классов представления знаний порождает специальный класс представления знаний так называемых семантических сетей и, как дальнейшее развитие семантических сетей, получившее самостоятельное направление - семантические сети фреймов, в которых удачно сочетаются декларативные и процедуральные средства представления знаний. Фрейм является локальной семантической сетью для получения единиц информации и содержит средства для преобразования информации внутри него и связи с другими фреймами (6, 8). Программная реализация фреймов возможна с использованием языков представления знаний, из которых следует отметить К R L и его доработку для реализации фреймов -г FR L , в основе которых лежат возможности языка структур ¿1SP . Ни один из названных языков еще не входит в стандартное обеспечение операционных систем.

Предлагаемые обычно примеры использования фреймов относятся к так называемым задачам прямого счета и распознавания. Объясняется это рядом причин, среди которых следует отметить направленность работ - изучение процесса мышления человека на примерах поиска обобщения и вывода суждений. Обычная в таких случаях нагрузка на фрейм - это установление связей с классом, к которому относится данный предмет, со свойствами, выделяющими данный предмет (фрейм) из класса, с примерами данного понятия. Богатство естественного языка синонимами, ононимами, наличие профессионального диалекта усложняет обработку. Ограниченные ресурсы ЭВМ заставляют вводить фиксированные связи между понятиями. Если же ограничиться вводом понятий и функциональных зависимостей то возможно создание профессиональных предметных областей знаний (профессионального интеллекта) с эффективными процедурами обработки.

Такая работа была проделана проф. В.В.Семеновым, который для целей описания базы знаний САПР по расчету динамики систем управления ввел классификационные, директивные и смысловые связки фреймы /5, 7/.

Классификационный фрейм выполняет роль указателя в типовых ситуациях, он может быть иерархическим, имеет имя и возможные значения имени. Например, "классификация задач анализа" - имя фрейма, а перечисление возможных решаемых задач - возможные значения имени. Разрешается классификационный фрейм пользователем при выборе одной из предлагаемых альтернатив. Иерархия в классификационных фреймах поровдается либо вызовом других классификационных фреймов, либо в самом фрейме разрешением связок типа "и - или". Например, "классификация системы управления" это "и" линейность, "и" непрерывность и т.д.

Фрейм смысловая связка содержит сказуемое "требует" в предложениях типа "Решение задачи . требует .", или "Для ., требуется указать .". Назначение фрейма смысловая связка состоит в определении необходимых классификационных фреймов на конкретном этапе работы с базой знаний. Например: "Работа с пользователем в системе требует указания" режима работы, типа решаемой задачи. В смысловых связках могут бшть условные операторы.

Директивный фрейм предназначен для выполнения приказа пользователя о конкретных значениях переменных, имен и т.п., что придает индивидуальность работе пользователя с базой знаний.

Удобство предлагаемого аппарата для реализации знаний конкретных предметных областей можно продемонстрировать на простом примере. Для описания предметной области по решению обыкновенных дифференциальных уравнений (классификационный фрейм) по крайней мере необходимо задать (фрейм смысловая связка): вид уравнения (классификационный фрейм); метод (классификационный фрейм); ввести уравнения (директивный фрейм); ввести начальные условия, интервал (директивный фрейм). Графическое изображение сети фреймов обладает хорошей наглядностью. Специалисту аналитику нетрудно и полезно представить свою область исследования в виде такой семантической сети фреймов. Совместное пополнение базы знаний ЭВМ группой пользователей аналитиков заставит "чистых" пользователей такой системы говорить одним языком, однозначно использовать один и тот же аппарат терминов, что имеет, вообще говоря, принципиальное значение. Ведь, порой коллективы, мало связанные между собой и работающие в одной области, говорят как бы на разных языках и только после определения понятий начинают говорить понимая друг друга.

В.4. Обзор диалоговых систем автоматизированного исследования и проектирования систем управления, основные характеристики.

Диалоговые системы, являясь частью общесистемного или специального программного обеспечения ЭВМ, тесно связаны с типом ЭВМ, ее конфигурацией, типом операционной системы, требованиями пользователей. Причем, пользователи, как потребители диалоговых систем, оказывают существенное влияние как на требования, предъявляемые к диалоговым системам, так и на их характеристики. Персонал ВЦ излагает свои требования, которые сводятся в основном к максимальной загруженности центрального процессора и минимальному объему требуемой оперативной памяти, то есть хорошей будет та система, которая не снижала быы производительности ВЦ (количество заданий в единицу времени). Требования пользователей весьма разнообразны, зависят от решаемых задач и могут включать как требования диалога на естественном языке (или ограниченном естественном языке), так и требованиями интерактивного счета, сборки программ на языке пользователя и т.п. На характеристики диалоговых систем влияет и комплектность оборудования, недостаток которого может снижать характеристики диалоговых систем. Все это делает затруднительным оценку диалоговых систем. Рассмотрим некоторые из характеристик, по которым принято оценивать диалоговые системы:

1) время реакции системы - время с момента ввода пользователем запроса до момента появления следующей информациии;

2) пропускная способность системы - число единиц работы (сообщений, команд, шагов задания), которые система может исполнить в единицу времени;

3) загруженность системны - доля ресурсов диалоговой системы время центрального процессора, каналов, объем оперативной памяти, загруженность периферийных стройств), которые фактически были использованы в течение заданного периода времени.

Доступность вычислительных средств, привлечение к работе на ЭВМ специалистов-аналитиков, пользователей программистов позволяет выдвинуть еще ряд характеристик, которые не могут быть заданы в каком-то количественном измерении, но могут быть оценены экспертами. Например, такие, как язык общения с системой, средства синтаксического контроля, универсальность системы в применении к различным областям знаний, информационное обеспечение, сервис для пользователей и разработчиков и т.п. Перечнеленныые ниже системы будут рассмотрены с оценкой по некоторым из этих показателей.

Сравнительные характеристики диалоговых систем.

Диалоговая система Л1ЛI кабинета дипломного проектирования МИФИ /8/. Входной язык системы - язык программирования высокого уровня, подобный языку Фортран с введением матричных операций. Язык несложен, понятен прикладникам, но далек от естественного языка проектировщиков и исследователей систем управления. Система расситана на работу с готовыми программными модулями, что не требует трансляции, обеспечивает малое время реакции, возможность интерактивного исполнения программ. К недостатку следует отнести отсутствие общения на профессиональном языке проектировщиков и исследователей, создание прикладного обеспечения требует значительных затрат, сложность модификации и перестройки на решение других задач.

Многоцелевая автоматизированная система имитационного моделирования (МАСИМЭ), разрабатываемая в Ивановском политехническом институте /I/. Система содержит компоненты современных диалоговых систем: базу знаний исполнитель, преобразователь входного языка во внутреннее и обратно. В основе программной реализации лежит использование й ТК - технологии. Как недостаток такой системы следует отметить ее узкую направленность - проектирование электропривода, разрабатываемое обеспечение ориентировано на решение только этой, хотя и общирной, задачи. Время реакции системы, очевидно, сравнимо с временем реакции систем, требующих для выполнения трансляции и редактирования.

Учебно-исследовательская система автоматизированного проектирования систем автоматизированного управления (УИ САПР САУ) Марийского политехнического института представляет собой комплекс программ для оказания помощи инженеру проектировщику при поиске структурной схемы САУ /2/. Реализован алгоритм оптимизации и параметрического синтеза линейных САУ. Входной язык - язык описания структурных схем, за каждым типом звена закреплено свое условное изображение. В процессе вводца структурной схемы можно определить входной сигнал, выходной, разветвление, суммирование сигналов. Коэффициенты типовых звеньев вводятся после получения уравнения связи. В структурную схему комплекса входит транслятор с входного языка, модули формирования математической модели, пакетп прикладных программ.

Система рассчитана на работу одного пользователя, у нее нет средств связи с дисплеем, отсутствуют программные средства развития базы знаний - все это относит систему к комплексу программ, решающему частные задачи исследования САУ.

Система "ДИАФОР", разработанная лабораторией ОНИ! МП МАИ /9/ является универсальной многофункциональной системой, обеспечивающей в диалоговом режиме включение программ в систему, организацию диалога при формировании задания, редактирование и исполнение. Это обеспечивается выбором соответствующего режима работы системы. Принцип работы заключается в формировании задания в виде образов перфокарт в последовательном файле магнитного диска и назначении системного ввода на эту область. Причём формируются все карты, начиная с управляющей 30& и кончая картой конца задания. В системе ДИАФОР реализован язык ШР для формирования фрагментов задания, обеспечивается простота организации диалога. Как недостаток этой системы следует отметить отсутствие возможности запроса больших массивов данных предварительно подготовленных и подлежащих исправлению,то есть таблицы и другая предварительно размеченная информация.В системе не предусмотрено формирование текста задания на языке ассемблер.Это ограничивает возможности формируемых программ.

Интересной работой этого коллектива является диалоговый монитор, предназначенный для организации диалога по Ш1П. Прикладное обеспечение тся паспортом, на основании которого организуется диалог, К недостатку диалогового монитора следует отнести большое время реакции в процессе вычисления размерностей массивов,данные о которых получены во время диалога, что связано с медленной работой макрогенератора на языке РЛ/1. Обе системы являются модульными системами»внесение прикладного обеспечения в них требует унификации всех переменных.

Система ДИСДАК /4/ является модульной системой,ориентированной на конечного пользователя - проектировщика и исследователя САУ. В системе тщательно продуман диалог с пользователем , включены сервисные функции, учёт и т.п. ДИбДАК является системой коллективного пользования, используется для учебного процесса и НИР. Малое время реакции на запросы пользователей обеспечивается работой с загрузочными модулями, но это приводит к тому, что модификация возможностей системы связана с обязательным изучением имеющегося прикладного обеспечения.

Система ПРИЗ /10,11/ предназначена для автоматизации составления рабочей программы и ее решения из имеющихся в ее памяти программных модулей и вычислительных моделей. Как интеллектуальная система она содержит организующую и технологическую системы. Организующая система (программа) включает совокупность служебных программ, работа которых не зависит от предметной области, выполняет работу по переводу со входного языка во внутренний, по определению необходимых модулей рабочей программы для решения задачи. Технологическая система (программа) организует решение рабочей программы, формирование типовой программы, предъявление результата. Представление знаний в системе ПРИЗ реализовано с помощью непроцедурного языка УТОПИСТ, в системе имеется предпроцессор обработки со входного языка на язык представления знаний. Система удобная для решения простых задач, пользователь может сам вводить новые постановки типовых задач. К недостатку системы следует отнести сложность организации обмена между модулями, что приводит к организации банка данных, объем которого для больших предметных областей может быть значителвн.

В.5. Постановка задачи, новизна работы

Анализ существующих диалоговых систем для целей исследования и проектирования систем управления показывает, что общим их недостатком следует считать невозможность активного и непосредственного привлечения системных аналитиков к работе по наполнению базы знаний. Такая работа требует либо знаний специальных языков, либо связана с выполнением специальных требований на вносимое прикладное обеспечение. Все это замедляет внесение нового прикладного обеспечения. Диалоговые системы ориентируют на конечного пользователя - пользователя не обязательно владеющего-языком программирования, поэтому желательно общение пользователя на языке, близком к естественному. То есть язык конечного пользователя диалоговых систем близок к языку системных аналитиков. С этой точки зрения необходимо внесение знаний системных аналитиков в базу знаний диалоговых систем. Рассматривая типовой процесс получения результата с привлечением ЭВМ следует отметить, что задания, выдаваемые системными аналитиками выполняются прикладниками и исполнителями, при этом системных аналитиков не интересуют детали в реализации прикладного обеспечения, т.е. связь системных аналитиков с программой минимальная и отсутствуют формальные зависимости в формировании программ и языком постановки задач. Это вопрос интеллектуального формирования программ, рассматриваемый в интеллектуальных системах программирования.

Необходимы эффективные программные средства для системных аналитиков по формированию базы знаний диалоговых систем, обеспечивающие связь с разработчиками прикладного обеспечения.

Целью данной работы является разработка математического программного обеспечения диалоговой системы коллективного пользования для автоматизированного исследования и проектирования систем управления с базой знаний иерархической структуры, позволяющей объединить предметные области знаний системных аналитиков и прикладников, реализованные доступными для каждой категории пользователей средствами реализации предметных областей знаний.

Новизна такого подхода состоит в том, что впервые реализуются на ЭВМ функциональные фреймы и их объединение в семантические сети, что позволяет говорить о первой реализации принципа семантического программирования для задач исследования и проектирования систем управления.

На защиту выносятся:

I. Иерархическая база знаний диалоговой с же теш как реализация принципа семантического программирования.

2» Математическое и программное обеспечение диалоговой системы коллективного пользования для автоматизированного исследования систем управления: средства реализации функционалшх фреймов, язык описания локальных предметных областей знаний.

Результаты работы докладывались на Бс ео об ной конференции по автоматизации проектных и конструкторских работ в г. Москве /23-25 октября 1979 г./, на П Всесоы«ьом «аучно-техническом совещании по созданию и внедрению автоматизированных и автоматических, систем управления непрерывных и дискретно-непрерывных технологических процессов в г. Иваново-Франковоке /3-5 сентября Ï980 г./, ва Ш Всесоюзном совещании по автоматизации проектирования систем автоматического иавтоматизированного управления технологический процессом в г. Иваново /16-18 сентября Ï98I г./, ва первой Всесоюзной научно-технической конференции по синтезу и проектированию многоуровневых систем в г. Барнауле /22-24 октября 1982 г./

Основные положения диссертации опубликованы, в следующих работах:

1. ГГерепелкин Г .А., ДлейшгаенгочЯ.Г. Диалоговый формирователь программ автоматизированной системы, исследования дискретных САУ - Тезисы докладов Всесоюзной конференции по автоматизации, проектных и конструкторских раб от, М., МИ, 1979, с.381.

2. Перепежин Г .А., Олейниченко Л. Г. Диалоговая система исследования дискретных САУ - В сб.: Переработка информации в задачах управления, М., МАИ, 1980, с. 22-26.

3. Перепелкин Г.А. Реализация сети фреймов с помощью таблиц - В сб.: Общее математическое обеспечение систем автоматизированного проектирования. M., ïvIAÏÏ, 1981, с. 54-58.

4. Семенов В.В.,Перепежин Г.А.,Савушкш С.А. Языки представления знаний для ввода и формирования заданий в системе автоматизированного расчета систем управления - В материалах конференции: Синтез и проектирование многоуровневых иерархических систем. Барнаул, 1968, с. 135-142.

5. Перепелкин Г .А. Применение "языка автора" для описания базы знаний в диалоговой системе - В сб.: Системное и прикладное обеспечение автоматизации проектирования систем аправления. М., МАИ, 1983, с. 3-17.

I. Основные принципы организации программного обеспечения диалоговой системы»

Заключение диссертации по теме «Математическое обеспечение вычислительных машин и систем», Перепелкин, Геннадий Александрович

Результаты работы подтверждаются эксплуатацией диалоговой системы КИПАРИС, которая используется для проведения лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, работ по НИР, внедрена во внешние организации и ВУЗы.

Заключение

Основной научный результат диссертации заключается в разработке иерархическом базы знаний, объединяющей предметные области знаний системных аналитиков и прикладников, реализованной языковым, алгоритмическим и програмным обеспечением в диалоговой системе коллективного пользования для автоматизированного исследования систем управления, обеспечивающей диалоговый ввод и выполнение заданий пользователей.

Этот основной результат проявляется в том,что разработаны: принцип организации програмного обеспечения диалоговой системы коллективного пользования, обеспечивающий диалоговый режим работы с предложенной базой знаний в виде трёхуровневой структуры; язык описания локальных предметных областей знаний как средство для организации диалога и формирования заданий; програмные средства реализации семантических сетей функциональных фреймов как версия языка семантического программирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Перепелкин, Геннадий Александрович, 1984 год

1. Нуждин В.Н. Автоматизация проектирования и исследования электроприводов» Иваново, 1979.

2. Трахтенберг B.C. Математическое моделирование инженерных объектов, Горький, 1978.

3. Савушкин С.А. Реализация семантической модели теории управления системными програмными средствами, в сборнике "общее математическое обеспечение систем автоматизированного проектирования", Москва, МАИ, 1981.

4. Садыков Ф.Р. Структура програмных средств проблемно-ориентированной подсистемы проектирования САУ в САПР летательных аппаратов, Москва, МАИ, 19!?9.

5. Семёнов В.В. Семантическое программирование в САПР оистем управления, Мбсква, МАИ, 1983.

6. Минский М. Фреймы для представления знаний, Москва, Энергия, 1979.

7. Семёнов В.В. Принципы формирования и фрагменты базы знаний теории управления, в сборнике "Общее математическое обеспечение систем автоматизированного проектирования", Москва, МАИ, 1981.

8. Потёмкин В.Г., Кравченко В.В., Лубяко В.И. Создание програмно-го обеспечения для кабинетов автоматизированного проектирования, Тезисы докладов "Автоматизация проектных и конструкторских работ", Москва, 1979.

9. Падалко С.Н.»Смирнов О.Л., Тюменцев Ю.В. Програмное и информационно ь обеспечение систем автоматизированного проектирования, Москва, МАИ, 1979.

10. Тыугу Э.Х. Решение задач на вычислительных моделях,ШЖФ, 1370, т. 10, 3.

11. Тыугу Э.Х. Система программирования ПРИЗ, Таллин, 'ГШ, 1977.

12. Ефимов Е.И. Решатели интеллектуальных задач, Москва, Наука, 1982.

13. Попов З.В. Общение с ЭВМ на естественном языке, Москва, Наука, 1982.

14. Виноград Т. Программа.понимающая естественный язык, Москва, Мир, 1976.

15. Вычислительные машины и мышление, под редакцией Э. Фейгенба-ума и Дж. Фельдмана, Москва, Мир, 1967.

16. Слейг Дж. Искусственный интеллект, Москва, Миру 1973.

17. Радд У. Программирование на языке ассемблера и вычислительные системы ЮМ 360 и 370, Москва, Мир, 1979.

18. Зайцева Ж.Н. Программирование в ОС ЕС на базе Ассемблера, Москва, Финансы и статистика, 1981.

19. Перепёлкин P.A., Олейниченко Л.Г. Диалоговая система исследования дискретных САУ, в сборнике "Переработка информации в задачах управления", Москва, МАИ, 1980.

20. Барковский В.А., Захаров В.В., Шаталов A.C. Методы синтеза систем управления, Москва, Машиностроение, 1969.

21. Перепёлкин P.A., Осипов В,Г. Структурный интерпретатор команд для моделирования одноадресной БЦВМ, ОМП АСП JTA, per505.

22. Перепёлкин P.A., Аржененко А.Ю. Сртуктурный интерпретатор команд для моделирования двухадресной БДВМ, ОФАП АСП ЛА, per В 567.1. M A С R о NACH

23. SZ , aNAMEa' ' ,ÄCHIST = YES,&LA = 240

24. MACRO для НАПИСАНИЯ НАЧАЛА МОДУЛЕЙ /)ПО *

25. УСТАНАВЛИВАЕТ связи СОГЛАСНО Ц0Г/1АШЕНИЮ о связях В ОС ЕС * CHISTKA ЗАУСКАТЬ или Нет чистку prom *1. SZZ-QEN1gens1. PRINTlclc1. Aï F1. SETCbegin1. AGObegin1. WOGEN SZZ (T'SZ EQaz ' a z1. G EN2 (2,3,4)о'>;qenï1.11,0<1)

26. С1.40' ' ' РИ1 НТ ' '-ПЕЧАТЬ РЕЗУЛЬТАТА СЧЕТА'

27. СиО ЧТЕНИЕ "-ПОВТОРНОЕ ЧТЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТА'

28. С иг» 0 КОНЕи' '-КОНЕЦ РАБОТЫ С МОДУЛЕМ/

29. Си^О"'РЕО"-ИСПР.' ГЕНЕРИРУЕМЫХ ТЕКСТОВ ПРОГРАММ '1. С|.40'

30. С'МОДУЛЬ ЛПО : ' СЦббаИАМЕзатребованная функция',cs' /1. CL8Û' С L1 о 'выверите функцию, наберите,нажмите "вв"1. NOßSYSNDX1. PROPaSYSNDX

31. MVI 0(15),Х'ОО' В ABZАС L 15,8(1) U 14,12(1) MVC 0(8,15),0(14) AlF С'SCHIST ' EQ 'NO').NOCHïS XC ECBCJSTK(4),ECBCISTK

32. ATtACH EP = CHISTKA,VL = 1 ,ECB = ECBCXSTK,-PARAMSNOMER ST 1/ABUCISTK GRUB SKONN & К 0 N N SETB 1 . NOCH I S A NOP1.1»REGISTERm E N Q /7/JUtл p >ue/(ae £ С слу> /00 //7)smmmmmacro 2apkd

33. NAMR<2005,8DL<200>rSDLN<200)1. I с1. KKK»8LLL,&SIM,aSIMlк к & l l / a n1 #8n2'stmm,spp0И*1. 1?,NOMER1. N O F ANOP1. SN1" SETA fj'SB

34. C8A,&SIM,Cl8SYSN0X»&K,8M;fiLLlrS0PT)

35. Д8А ' ? 1 . 1 > i 8 С ' í 1 ' 1 >( ' 8 к к к ' eq ícskkk' ne (('8к к к ' eq w, SSJC'SNDX К' а с т г *&ll¿ PL8LLL8C

36. Й Р = 2.А Р К W A R К , PARAM: ••MEN42&s3ésndx K'SCT¿ к'ал-28 l l вКК' SLaLLL&C pLSKKKfiA ОНlink ep=zapkwabk,params<a28sysndx,ssim,c28sysndx,8kkk/8m,slll,80pt)ago .meng 2 link ep = 2apkwark,param=(aa,sslm,ac,8k,smf8l^0pt)8 l l seta1.L setc

37. MEN AI F J SN 1 fe Q 1 ) .MEND1. SN2 SETA g• m1 a nopsimi setc 'e 8 eh 8 n 2 > 'm vc $simí.(sm),fisimai f ísn2 èq &nl) , mendsn 2 seta &N2+1:ago <h1mend ai f < /j 8 p u s j 0 ' eq 'yes'с li

38. SN ZAPD 8A=,?,Kri ,8,1.-40,SIMQ = QQUU,SPROD=:NO,g,DP = NO,aMEMBi=NO,$ P A R M = N О , STRAN = FORTj*************************«***************^********

39. MAPRO ФОРМИРОВАНИЕ ВЫХОдНОрО ФАйЛА *

40. Air (ASPRpP' EQ 'NO'),NOSSge'DANN1. POINT pCB,pANN+156 SETB 1putdann1. ANOP1. BR 't 1 ANOPbau n,8lzapd < ASD'D ' ' NE ' NO ' >Li s A jo ,8k

41. DCB DC В PDNAMfc-alMQ , fl Л С R F«

42. XNFÜSSYSNDX DC С'HE ОТКРЫТ PD :1. WP. OSORGsPS1. HE СЧИТАН РАЗДЕЛ1. CUWftSYSNDX 31. PARMDISK1. ST С L Сbe m v с OPEN TM BO f'1 v с BAL 81. ПРОВЕРКА ti A12)normKSYSNDX1. FINDltr1. BZmvc hvc1. BAL В

43. PRI*flSYSNDX R£1 5&CYSNDX SAVüaSYSNDX NOR 1ё5 ys n dx ST LApbufasysndxLmvcbfisysndx1. BCTbr

44. PIUS6SYSNDX ABUf&SYSNDX AMAXftSYSNDXriadssysnox rsadssysndx1. CHECK LA1. RRRfiSYSNDX . SR L1. CLC BE ■ LA cccc&sysndx1. BE LA1.bct 3 r1.N F 2 & S Y S Г j D XразделаD

45. JNF2S¿YSNDX + ¿ÍO <8> «0<12>

46. SSYSÑDX. <46> iNFeSYSNDX + 325 , ZAP&SYSNDX I^MaSXSNDX pe C' ' ps ¿Fps f§ ET MA IN R,L V s 8 O O 1,ABUffiSYSNDX Ib,RlAüfiSYSNDX la 15,-10 подготовкаьabu^ssysndx

47. JVC O <5 , 1 ) , PLl'S&SYSNDX l.SOP)

48. X 5 , M v С в & s Y s N P x F

49. ACA8SYSNPX+71> y 1 , ABUF&SYSNPX

50. DECasYSNDX(SF,DD&SVSNDXfd1>1. PEC8SYSNDX5 , P4LE8SYSNDX1 O i 'i O .21,APÜF8SYSNPX 0(5 , 1 i ) , plus&5ysndx »jh&síísndx .Ы O

51. CLC O(5/11>.PLUSSSYSNDX PALESSYSNDXс, H . i Q ) 11 ,80<,11> 1,CCCCüSYSNDX 5начало обработки для parm=yes

52. ПРОВЕРКА:БЫЛО ЧТЕНИЕ*ИЗ DD ???очередной символ ???,. ЕСлИ АА уХОД НА 0&PÀ60TKy.ddddssysndx ВСТ I о fс ui#asYSMDX1. TM PRIZSSYSNDX,С О'

53. ВО PRfiSySNDX LfifiSYSNDX L l;2,REÍ3aSYSNDX + *1. 3-2,1б<12> 'MVI PRlZSbYSNDX,X'40' В R 2

54. AR&SYSNDX BAL 1 5 .» ¿ А P S S Y S N D X

55. BAL 1 5 , Q'¿ I K&SYSNDX В LASSYSNPX

56. АI F '</;STRftN' EQ 'FORT').FORT MNOTE 8»'Э™Г ЯЗЫК НЕ ПРЕДУСМОТРЕН' .FOR'' А N О Р

57. OZIK&SYSNDX MVI AS^YSNDX + Si С' d '1. LA ■ } 2 , A8SYSNDX + 61. В R í 5

58. ZapsSYSNOX SX Ib , RElSßSYSNDXpECBBtED,SFfDCB,AaSYSNpx,80,'S'decbbced ÔSSYSNDX,X'AO' Ô8SY.SNDX + 1 <79) , ASSYSNDX .2 5 , R 6 1 5 S S Y S N D X ; 51. DSORG=PO,MACRFsR

59. CUI PRÍZSSYSNDX,C'1' ÚM&SJCSNDX уь,ppûf&sysndx

60. УШЛИ НА ЗАПИСЬ СТРОКА **** * * * был0 чтение раздела ???*****

61. НЕТ DDDD **************** ****дД - УВЕЛИЧИВАЕМ СЧЕТЧИК ДО801. WRITE CHECK, к vi M ve L1. BR1. DDSsYSNÏ)X DCB PRgSYSNDX1. BE BALзапись строки ,запись .очереднойстроки .

62. DDNAMEsa,eodadsclosbs}snpxв ßlADSSYSNDX

63. CLOSûSYSNDX CLOSE (DD8SYSNDX)1. M VI ?RIZ85YSNDX,C'1' в . * §L##S5YSNDX >1VC&SYSNDX §TM y,12,SAV2aSYSNDX ПЕРЕСЫЛКА С ОБРАБОТКОЙ1. поля PARM '

64. SR&SYSNDX SR 10.10 ФОРМИРОВАНИЕ АДРЕСОВ ПОЛЯ РА RM,1С í 0 , о J V ) 1. В С T R У 0, 0 • ST 5.0 , D.LI SSYSfJDX в "DU " ДЛИННА- 1 ИЦЕНИ ПАРАМЕТРА1С \ о , 1 < ? ) 1. В С TR ST1. Л1.1. SLDfiSYSNpXв

65. В ПОЛЕ "SLD" адрес сЛеа параметраL