Модельно-орієнтоване управління інтелектуальними виробничими системами

Процес створення тривимірних образів для підсистеми відображення може реалізовуватися двома способами: шляхом використання базового набору компонентів, чи формуватися за допомогою графічних програмних систем, які підтримують стандартні 3D формати, як це показано на рис. 5.

Рис. 5 Процес розробки та використання моделі відображення: а) побудова образу; б) використання образу

Моделі розпізнавання зображень виконують задачу відтворення форм об'єктів шляхом отримання зображень поверхонь виробів, фільтрації зображень, їх контрастування, сегментації, стоншення та відновлення траєкторій. В роботі запропоновано ряд нових методів, направлених на вирішення цих задач.

Удосконалений метод анізотропної фільтрації враховує структуру зображення шляхом обчислення його градієнта. Лінійне направлене перетворення використовується спільно з апертурою на кроці фільтрації. При обчисленні градієнта досліджуються вісім наперед заданих напрямків. В результаті кожний піксель зображення , окрім координат, характеризується спрямованістю відносно центрального елемента накладеної апертури, тобто стосовно яскравості пікселя будемо мати , де - направлення елемента апертури з координатами . Градієнт яскравості , де - напрям градієнта, обчислюється традиційно і далі використовується за схемою при і при .

Ідея використання градієнта застосована і в методі побудови моделі контрастування, який базується на шаблонах, що динамічно створюються. На відміну від фільтрації початкове зображення реорганізується таким чином, щоб підкреслити різницю в рівнях зображення цільової і фонової областей. При цьому обов'язково дотримуються дві умови: яскравість точок зображення не повинна корегуватися убік зменшення, діагональ шаблона орієнтується в напрямку визначеного градієнту. В роботі розроблено алгоритм розрахунку шаблона для кожної точки зображення.

На наступному кроці вирішення задачі розпізнавання зображень в роботі пропонується удосконалений метод сегментації шляхом нарощування з застосуванням цифрової морфології. Пропонується використовувати як шаблони цілі групи пікселів та виконувати морфологічні операції з ними. Замість використання бінарних шаблонів для градієнтних зображень пропонується обчислення середнього значення яскравості для всіх пікселів шаблона. Ця умова служить конструктивним правилом побудови шаблона: в область шаблона зараховуються пікселі, які не погіршують однорідність (середню яскравість) області розпізнавання. Виходячи з цього, шаблони певної форми будуються динамічно по ходу проведення сегментації. В роботі розроблено алгоритм реалізації запропонованого методу.

Моделі відновлення траєкторій мають за мету встановлення формального визначення просторових траєкторій, що відповідають цілям управління. Для цього в роботі запропонований алгоритм автоматичної апроксимації, побудований на основі методу найменших квадратів. Даний алгоритм забезпечує отримання формального визначення форми траєкторії шляхом комбінацій лінійних та кругових сегментів. Особливістю алгоритму являється виконання обов'язкової умови відносно того, що відрізки апроксимації повинні починатися в фіксованих точках, які являються точками склеювання визначених сегментів траєкторії. В роботі приводиться опис алгоритму апроксимації, точність якої обчислюється за формулами:

· для лінійної апроксимації

, (12)

де -відстань від точки до апроксимуючої прямої;

· для кругової апроксимації

, (13)

Де -відстань від точки до апроксимуючого кола; - відстань від центру відрізка прямої, що з'єднує дві суміжні точки сегмента, до апроксимуючого кола.

Надалі отримані моделі відновлення використовуються при реалізації методів адаптивного управління з моделями, а також при побудові графічних образів за допомогою методів комп'ютерної графіки.

П'ятий розділ включає розробку технологій створення та вбудовування моделей реалізації і прогнозування в контур управління. При створенні програмних засобів, орієнтованих на керуючі Е-мережі, упор було зроблено на забезпечення можливості побудови розподілених систем, у тому числі в мережі Internet. Як базове мовне середовище використовується мова програмування JAVA, яка не тільки відповідає обраному формальному підходу, але й забезпечує крос-платформеність виконання програм. Крім того, Java знаходить саме широке застосування в сучасних інформаційних технологіях, включаючи мікропроцесорні системи. Саме на базі Java-віртуальної машини може бути побудований інтерпретатор Е-мережі, який складає основу ядра динамічно змінюваної КСУ.

Технології створення моделей пропонуються в рамках розробленої системи імітаційного моделювання Java E-net Simulation System (JESS), головною відмінністю якої є те, що вона поєднує потужність імітаційного моделювання із простотою створення програмних моделей. Дана система повною мірою відповідає потребам побудови моделей реалізації АУ у вигляді керуючих Е-мереж, які використовуються для конкретизації КЛА.

Функціональні можливості JESS, структура якої наведена на рис. 6, забезпечують підтримку повного життєвого циклу імітаційних моделей, включаючи розробку концептуальних, формалізованих і програмних моделей реалізації та прогнозування. JESS дозволяє створювати нові моделі реалізації і прогнозування, модифікувати вже існуючі моделі й проводити статистичні експерименти з моделями на етапі проектування АУ. Важливою перевагою JESS є залучення графічної мови специфікацій, що забезпечує можливість її використання користувачем, який не має спеціальної підготовки у програмуванні.

Рис.6 Структурна схема системи імітаційного моделювання JESS

Виходячи з розробленої методології побудови агрегативних моделей реалізації, в JESS передбачені три ієрархічно розташованих рівні моделювання:

1. Рівень моделей, на якому модель реалізації представляється у вигляді двійки

, (14)

де - кінцева непуста множина агрегатів; - схема сполучення агрегатів.

2. Рівень агрегатів, який служить для розкриття внутрішньої структури агрегатів за допомогою CEN-схем та моделей прогнозування:

, (15)

де - керуюча Е-мережа, що визначає структуру агрегату; - модель прогнозування, що задана на CEN-мережі агрегату .

3. Рівень переходів, на якому реалізується процес функціонування окремих переходів CEN з урахуванням керуючих відображень:

. (16)

У відповідності до рівнів моделювання розроблена мова специфікацій (МС), яка включає чотири види описів: графічну нотацію агрегативних моделей, графічну нотацію опису окремих агрегатів у вигляді CEN-мережі, текстовий опис функцій переходів агрегатів та текстовий опис формул DCTL, що визначають динамічні властивості процесу управління. Приклад графічного опису моделей і агрегатів наведений на рис. 7.

Побудована за допомогою графічного редактора модель перетворюється в код на мові Java. Компілятор переводить написані мовою специфікацій функції й формули в байт-код. Потім інтерпретатор моделі виконує запуск і прогін моделі відповідно до заданого плану експерименту. Допускається використання вже готових класів функцій, агрегатів і моделей, створених користувачами.



Рис. 7 Приклад графічного опису моделей реалізації

Об'єктна орієнтація Java ідеально підходить для формальних агрегативних моделей АУ. Це стосується як інкапсуляції властивостей переходів і агрегатів, так і можливості їхнього паралельного виконання. Але особливо важливою перевагою Java є можливість динамічної компіляції функцій переходів. Тим самим створюються умови для динамічної зміни програмної моделі в процесі її виконання.

Функції переходів визначаються з використанням операторів Java шляхом заповнення шаблонів. При цьому можуть бути використані логічні та арифметичні вирази, що описують дії над атрибутами маркерів, математичні функції та спеціально реалізовані генератори випадкових чисел. Щодо специфікацій формул DCTL, то вони записуються у вигляді виразів, які обробляються синтаксичним аналізатором. Приклади визначення формул DCTL на МС наведені в таблиці.

Таблиця 1 Приклади представлення формул DCTL на мові специфікацій

Формула DСTL	Визначення на МС
	AG {>12} (q1 implies q2)
	AG (q3 {<40} (not(q4 or q5)))
	E (U {(9,17)}(q6,q7))
	AG {[8,10]}(q8 {>0.2} implies AF(q9))
	EF (q10 {(5,10]} implies X(q11))

Запропонована методика використання JESS для проектування моделей реалізації розглядається на прикладі розробки АУ процесом наповнення інерційної капсули порошком. Для даного прикладу досліджується чутливість моделей прогнозування відносно властивостей процесу - середнього квадратичного відхилення (СКВ) верхньої межі часового інтервалу, що відображається за допомогою графіків, представлених на рис. 8.

Рис. 8 Залежність ймовірності виконання формули DCTL від межі інтервалу

В роботі також викладені особливості Web-застосування JESS, що робить дану систему моделювання привабливою для використання в розподіленому варіанті організації процесу проектування моделей.

Запропоновані в дисертації технології вбудовування моделей в контур управління включають розробку алгоритмів функціонування програмного інтерпретатора моделей реалізації та прогнозування як при використанні системи моделювання, так і при виконанні моделей контролером. З метою забезпечення практичного застосування моделей для задач управління розроблено методику “портування” середи виконання програмного інтерпретатора на мікропроцесорну платформу. Показано застосування даної методики при створенні спеціальної версії операційної системи Linux, названої Рlinux, для процесора R3000 без апаратного менеджера пам'яті. З метою скорочення часу впровадження вбудованих моделей запропоновано програмний емулятор цільової апаратної платформи, який забезпечує швидкий та економний спосіб налагодження програм для контролерів різної конфігурації.

У шостому розділі розроблені технології модельно-орієнтованого планування й управління якістю виробничого процесу. Моделі, що використовуються для управління, можуть бути застосовані в двох варіантах: для отримання аналітичних рішень за методом критичного шляху та проведення статистичних експериментів з імітаційною моделлю в реальному масштабі часу. У першому випадку як концептуальні моделі слід застосовувати PERT-мережі, а при імітаційному моделюванні ці моделі можуть бути розширені за рахунок включення елементів GERT-мереж.

Переваги, які надає використання агрегативних моделей реалізації для управління проектами, полягають у можливості:

· моделювати різні варіанти розвитку проекту з урахуванням великого числа випадкових факторів та існуючих ризиків;

· створювати моделі, в яких можуть бути використані функціональні модулі розрахунку поточних значень виробничих показників, які представляються атрибутами маркерів;

· проводити моніторинг ходу виконання проекту й аналіз його поточного стану;

· використовувати оцінки проектних показників при виборі напрямку розвитку проекту;

· динамічно оцінювати проектні показники та прогнозувати розвиток проекту при існуючих тенденціях його розвитку;

· управляти ходом виконання проекту шляхом генерування умов початку робіт.

На відміну від моделей планування, моделі управління якістю не мають настільки виражених аналогів, які можуть бути використані як концептуальні моделі при побудові формалізованих схем АУ за допомогою CEN. Тому при розробці моделей реалізації для систем управління якістю пропонується використовувати загальні принципи процесно-орієнтованого підходу, який покладений в основу концепції загального управління якістю (Total Quality Management - TQM) на засадах Міжнародних стандартів серії ISO 9000:2000.

Визначення процесів управління якістю в рамках цих стандартів точності відповідає прийнятому в дисертації підходу до побудови моделей реалізації: управління якістю повинно враховувати ідентифікацію зв'язків між процесами (система КЛА), опис процесів за правилом “входи - операції - виходи” (переходи CEN), ідентифікацію операційних процедур (функції перетворення переходів).

Як ОУ для процесів системи управління якістю розглядаються документи. Під час застосування моделі в режимі управління процесом при спрацьовуванні переходів для конкретних виконавців документів генеруються вихідні сигнали (відповідні повідомлення) , де - тип документа, - число виконавців. При поверненні розробленого виконавцем документа системою генерується вхідний сигнал, що обробляється моделлю. Для обліку групового виконання робіт аналізується функція активації виду , де - документ -го типу, що надійшов від -го виконавця.

В дисертації розроблено набір моделей реалізації базових процесів, що формують якість на стадіях повного життєвого циклу продукції. Згідно з стандартом ISO 9001, цей набір включає моделі процесів управління вимогами (Requirements); виробництва (Developing); контролю (Testing); супроводу (Maintenance); зміни (Changing) та інспектування (Inspection). Формалізована модель процесу управління вимогами, що розроблена за допомогою JESS, представлена на рис. 9.

Рис. 9 Формалізована модель процесу управління вимогами

Практичне застосування розглянутих технологій модельно-орієнтованого управління плануванням і якістю здійснюється за допомогою розроблених у дисертації спеціалізованих програмних засобів, що включають систему управління проектами Trident та систему підтримки управління якістю Dolphin. Обидві системи являються Internet-орієнтованими і побудовані за трирівневою архітектурою. При створенні систем був застосований розроблений у дисертації метод проектування Web-орієнтованих систем на основі стандарту ХML. Суть методу полягає у використанні єдиної інформаційної моделі у вигляді дерева XML-документів та XSLT-шаблонів документів, що дозволяє скоротити розмір отриманого коду та час розробки систем.

Для самих моделей реалізації також застосовано XML-представлення, яке в роботі запропоноване як розширення стандарту PNML. Технологічна схема процесу застосування моделей реалізації в Web-орієнтованих КСУ наведена на рис. 10.



Рис. 10 Технологічна схема використання CEN-моделей

Весь процес розбивається на два етапи. Перший етап включає розробку моделі за допомогою системи моделювання JESS. По спроектованій у графічному редакторі мережі система моделювання автоматично генерує Java-код, що після обробки програмою розбору перетворюється в об'єктну модель (Data Object Model - DOM). Далі викликається бібліотечна функція, яка, використовуючи заздалегідь сформоване XSD-визначення, перетворює об'єктну модель в XML-файл і зберігає даний файл у базі даних. На другому етапі при використанні моделі безпосередньо в КСУ необхідний XML-файл дістається з бази даних, зворотним порядком перетвориться в об'єктну модель і далі у Java-код, що виконується інтерпретатором моделі.

В роботі проведено порівняння розробленої Web-системи управління проектами з відомими аналогами, результати якого представлені на рис. 11. Основною перевагою запропонованої системи являється застосування методології МОУ, що дозволяє не тільки контролювати процес, але й виконувати безпосереднє управління ним. Що стосується системи підтримки управління якістю, то для неї аналогів не існує взагалі.

Проведене тестування розроблених систем за допомогою програми OpenSTA показало їх високу ефективність в розподіленому варіанті використання. Наприклад, для 64 користувачів забезпечується середнє число з'єднань в сек. - 52,42, середній час з'єднання - 1,2180 сек.



Рис. 11 Порівняльна характеристка системи Trident

Сьомий розділ присвячений практичному застосуванню розроблених методів модельно-орієнтованого управління в установках ЕПЗ. Виходячи з проведеного в роботі аналізу особливостей процесу управління процесами ЕПЗ, сформульовані принципи побудови КСУ установками ЕПЗ на засадах МОУ. Запропонована програмно-апаратна архітектура розподіленої КСУ, що забезпечує реалізацію концепції МОУ шляхом вбудовування інтерпретаторів моделей реалізації й прогнозування, а також системну підтримку моделей відновлення.

Основними результатами, що демонструють ефективність практичного застосування МОУ в установках ЕПЗ, являються:

1. Метод ситуаційного управління вакуумною системою (ВС) та джерелом струму на основі моделей реалізації та прогнозування. Розроблена в дисертації модель реалізації АУ вакуумною системою представлена на рис. 12.

За допомогою даної моделі відбувається управління насосами відкачки повітря із вакуумної камери та електронно-променевої гармати, забезпечується підтримка безпечного режиму функ-ціонування ВС.

Умови нормальної роботи ВС перевіряються за допомогою моделей прогнозування, які на МС визначаються таким чином:



Рис. 12 Модель реализації АУ вакуумної системи

· AG {} ((RP1 and RP2 and RP3) {>1200000} implies VV1) - завжди після 20 хвилин роботи насосів RP вакуум у камері повинен бути вище нижньої межі, тобто форвакуумна відкачка повинна закінчуватися не більш, ніж за 20 хвилин;

· AF {} ((READY and not VV2 {>60000}) implies CHAMBER_LEAKING) - якщо коли-небудь при готовності до зварювання вакуум у камері буде нижче верхньої межі більш, ніж 1 хвилину, повинен бути вироблений сигнал “Натікання в камеру”.

2. Метод візуального проектування програм зварювань із багатокоординатними переміщеннями на основі моделей відновлення, вбудованих в контур управління. Цей метод дозволяє відмовитися від традиційного програмування зварювальних переміщень в G-кодах за рахунок побудови тривимірного віртуального відображення обстановки усередині вакуумної камери та автоматичного навчання системи переміщень траєкторії стику довільної форми.

Фактично в процесі візуального проектування формується синтетичне оточення ОУ, що використовується як операторами, так і апаратними засобами при управлінні установкою. Розроблений інструментарій моделей відображення дозволяє не тільки створювати тривимірні образи виробів, управляти ракурсом та масштабом отриманих зображень, але й відображати розташування запрограмованої зварювальної траєкторії на поверхні виробу та здійснювати автоматичний контроль переміщень з метою недопущення ушкодження виробу й устаткування усередині камери. В дисертації наведені приклади складних конструкцій, що зварюються на основі запропонованого методу і потребують як мінімум чотири одночасно керовані осі із семи, що використовуються в КСУ. Для відображення у тривимірному просторі траєкторії стику на поверхні виробу розроблений алгоритм трансформації семикоординатних векторів , що описують точки траєкторії, отримані в процесі автоматичного навчання, у тривимірні вектори . Алгоритм враховує кути обертання й нахилу гармати, а також кути обертання й нахилу платформи, де встановлений виріб.

Автоматичне навчання траєкторії стику довільної форми здійснюється в процесі спільної роботи моделей відновлення й моделей реалізації виконуючого рівня. При цьому використовуються моделі розпізнавання стику на поверхні виробу. У процесі руху програма розпізнавання в кожному новому кадрі зображення, який отримується за допомогою спеціальної системи спостереження, розробленій в Інституті електрозварювання імені Є.О.Патона, знаходить стик і визначає вектор переміщення в нову точку траєкторії, розташовану посередині стику. Вибір чергової точки з області стику здійснюється з розрахунку отримання кусочно-лінійної інтерполяції траєкторії стику з можливим відхиленням від середини стику на величину не більше 0,1 мм. Після апроксимації траєкторія представляється відрізками прямих і кругових інтерполяцій, для яких автоматично розраховуються відповідні параметри. У кожному разі дотримується задана точність. Траєкторія стику, що відтворюється під час навчання, відображається на тривимірному віртуальному поданні виробу й на базових площинах, як це показано на рис. 13.



Рис. 13 Відображення траєкторії стику під час автоматичного навчання

3. Метод адаптивного управління положенням електронного променя при спостереженні за стиком. Його метою є точне утримання центра пучка на середині стику під час виконання зварювання, коли через виникаючі зварювальні деформації можливе зрушення стику убік від заданої траєкторії руху. Вид зображення стику, що обробляється алгоритмом адаптивного управління, показаний на рис. 14. Сполучення пучка зі стиком відбувається за рахунок відхилення пучка у площині торця пушки на кут, розрахований програмою управління. Розрахунок параметрів відхилення виробляється таким чином, щоб забезпечити необхідну точність утримання пучка на середині стику.

Рис. 14 Вид зображення стику під час слідкування

Розроблений в дисертації метод адаптивного управління положенням електронного пучка забезпечує дотримання показника якості в заданих межах шляхом обчислення відхилень, що виникають в упередженій точці, використовуючи для цього моделі розпізнавання реального положення стику

по кадрам його зображення та графічну модель траєкторії, що зберігається в пам'яті комп'ютера.

В результаті виконання алгоритму спостереження за траєкторією, розробленого в дисертації, реалізується схема адаптивного управління, що включає:

· оператор основного контуру управління:

, (17)

де - вектор відхилень центра пучка в упередженій точці на наступному кроці; - вектор відхилень центра пучка в упередженій точці на поточному кроці; - вектор координат поточного положення середини стику в упередженій точці; - поточний кут відхилення пучка;

· оператор адаптації:

. (18)

Інформація про процес, що міститься у векторі , формується шляхом використання моделей відновлення, а саме моделей розпізнавання стику, які враховують поточне відхилення пучка. Вектор керування перераховується на кожному кроці роботи алгоритму.

4. Метод багатоагентного управління струмом пучка при одночасному використанні декількох електронно-променевих гармат. В унікальній установці ЕПЗ КЛ117, призначеній для зварювання бурових доліт, використовуються три гармати, які забезпечують зварювання трьох стиків одночасно. Внаслідок неконтрольованих відхилень у роботі електричного устаткування й поступового нерівномірного зношування катодів спостерігається розбіжність у фізичних параметрах гармат.

В роботі запропонований метод управління, який враховує це та виробляє узгоджені поправки до струму фокусування кожної із гармат. Як початкова інформація використовуються моделі відновлення розподілу щільності струму пучка, які отримуються за допомогою апаратури, розробленої в Інституті електро-зварювання імені Є.О. Патона. Для трьох гармат можуть бути отримані моделі розподілу щільності струму пучка, показані на рис. 15.

Рис. 15 моделі відновлення профілів щільності струму пучка трьох гармат

Розроблений алгоритм управління забезпечує узгодженість гармат шляхом приведення їх струму фокусування до потрібного якісного показника, наприклад, до гострого фокуса. Для цього обчислюються виправлення для заданого програмного значення струму фокусування , де - різниця в положенні точки найбільшої щільності; - коефіцієнт, що враховує зміни фокусної відстані при зміні мінімального радіуса ; - коефіцієнт, що враховує зміни фокусної відстані при зміні струму фокусування.

Розрахунок та узгодження прийнятих рівнів струмів фокусування виконується за принципом багатоагентного управління за допомогою розробленої моделі реалізації агента, який виконує управління своєю гарматою. CEN-мережа, що наведена на рис. 16, визначає модель реалізації агента, яка задає три рівні керування струмом фокусування гармати:

Рис. 16. Модель реалізації агента

· на кооперативному рівні вирішуються завдання обміну інформацією між агентами, що управляють гарматами, з метою визначення погодженого рівня фокусної відстані;

· на рівні планування на основі інформації, отриманої з моделей відновлення, виконується перевірка можливості відпрацювання зазначеного інтервалу струму, обчислюється необхідна поправка та видаються дані про результати розрахунків в інші агенти;

· на реактивному рівні задане програмою значення струму фокусування коректується відповідно до визначеного виправлення ( ) і через вихідний сигнал передається для виконання в модель управління джерелом струму.

Відпрацьовування програмних значень струмів фокусування виконується синхронно з циклами інтерполяції в міру їх надходження від системи управління переміщеннями.

У дисертації наводяться основні характеристики КСУ установками ЕПЗ, розроблених на засадах МОУ. Основними показниками, які підтверджують їх ефективність, являються: висока точність зварювання (відхилення електронного пучка від середини стику не більше 0,1 мм), скорочення часу підготовки програм (більш ніж у 10 разів), скорочення технологічного циклу виробництва в 2 рази. До цього необхідно додати прогнозовану безпечність та надійність виконання процесу зварювання.

управління інтелектуальний комп'ютерний

Висновки

У роботі сформульовано й вирішено актуальну науково-прикладну проблему застосування комп'ютерних моделей при управлінні ІВС, що відрізняються складною структурою й динамікою поведінки, з метою підвищення ефективності управління. Як спосіб розв'язання зазначеної проблеми запропоновано концепцію модельно-орієнтованого управління, що базується на використанні трьох видів комп'ютерних моделей: моделей реалізації, моделей прогнозування й моделей відновлення, що вбудовуються безпосередньо в контур управління і використовуються у реальному масштабі часу на принципах ситуаційного, адаптивного й багатоагентного управління.

У ході проведеного дослідження розроблено цілий ряд нових методів, технологій і програмних засобів побудови й використання комп'ютерних моделей при управлінні ІВС, які довели свою ефективність у процесі створення та експлуатації КСУ установками ЕПЗ нового покоління КЛ115, КЛ117 і КЛ118 на провідних промислових підприємствах аерокосмічної й металургійної галузей в Україні та США.

Отримані в дисертації результати є істотним внеском у розвиток теорії й практики управління сучасними виробничими системами на основі прогресивних інформаційних технологій, зокрема:

1. Розроблено формальну теорію керуючих Е-мереж і надано інтерпретацію їхнього функціонування в термінах КЛМП. Розроблено новий метод специфікації алгоритмів управління за допомогою моделей реалізації, побудованих шляхом конкретизації кусочно-лінійних агрегатів апаратом керуючих Е-мереж. Показано повноту формальної теорії керуючих Е-мереж щодо змістовної теорії взаємодіючих послідовно-паралельних процесів.

2. Розроблено і досліджено темпоральну модель керуючих Е-мереж, що включає модель часу й модель обчислень, для якої сформульований набір причинно-наслідкових залежностей і на їх основі доведено теорему, що визначає властивість детермінізму поведінки керуючих Е-мереж. Розроблено алгоритм динамічної синхронізації керуючих Е-мереж, що забезпечує їхнє детерміноване функціонування.

3. Розроблено синтаксис і семантику нового різновиду темпоральних логік - интервальної логіки дерева обчислень DCTL, що дозволяє специфікувати динамічні властивості алгоритмів управління з урахуванням тривалості контрольованих часових інтервалів. На основі DCTL розроблено формальне визначення моделей прогнозування, що враховують гібридний характер функціонування ОУ. Розроблено алгоритм перевірки формул логіки DCTL на керуючих Е-мережах і механізм його реалізації.

4. Обґрунтовано, одержав подальший розвиток і доведений до рівня практичного застосування метод управління за допомогою вбудованих комп'ютерних моделей відновлення, що включають у своєму складі моделі відображення віртуальної реальності й моделі розпізнавання зображень. Розроблений метод побудови й використання в контурі управління моделей відновлення, що забезпечують відображення тримірного уявлення ОУ і його оточення з урахуванням динаміки зміни їхніх станів.

5. Розроблено комплекс моделей і алгоритмів розпізнавання зображень, які засновані на запропонованих у дисертації методі анізотропної фільтрації, що враховує структуру зображення, методі контрастування, що використовує динамічно створювані шаблони, та методі сегментації шляхом нарощування з одночасним застосуванням цифрової морфології. Дані методи забезпечують високу якість розпізнавання при жорстких обмеженнях на час обробки зображень упродовж циклу управління.

6. Розроблено архітектуру, основні алгоритми, мову специфікації і методику застосування оригінальної системи імітаційного моделювання, призначеної для проектування моделей реалізації й прогнозування. Розроблено алгоритми роботи програмного інтерпретатора, що забезпечує виконання зазначених моделей при їхньому вбудовуванні в контур управління, і технологію “портування” середовища виконання на мікропроцесорну платформу, що дозволяє в кілька разів скоротити вартість і час розробки програмних моделей.

7. Уперше на єдиній формальній основі розроблений комплекс базових моделей процесів планування й управління якістю, що підтримують повний життєвий цикл продукції. Розроблено архітектуру, структури даних, алгоритми та методику застосування Internet-орієнтованих систем управління проектами й управління якістю, заснованих на використанні вбудованих моделей реалізації й прогнозування, що забезпечує супровід всього виробничого процесу на рівні вимог ISO 9001.

8. Розроблено технологію проектування інформаційно-керуючих систем на основі стандарту XML, що використовує шаблони документів, а також технологію створення й використання XML-описів керуючих Е-мереж, що розширює стандарт PNML. Дані технології забезпечують високу ефективність процесу розробки інформаційно-керуючих Internet-орієнтованих систем, більш як на 50% скорочуючи обсяг одержуваного коду.

9. Розроблено принципи побудови та оригінальну програмно-апаратну архітектуру розподілених КСУ установками ЕПЗ, що реалізує концепцію модельно-орієнтованого управління. Розроблено моделі реалізації й прогнозування, які здійснюють управління вакуумною системою, джерелом струму та системою переміщень, запобігаючи небажаному розвитку подій.

10. Уперше розроблений метод візуального проектування програм зварювань із багатокоординатними переміщеннями (до 4-х координат, що управляються одночасно), заснований на віртуальному відображенні виробу й автоматичному навчанні траєкторії стику довільної форми по моделях розпізнавання зображень. Завдяки застосуванню даного методу вдалося більш, ніж у 10 разів, скоротити час створення програм зварювань і забезпечити їх гнучку адаптацію під конкретні вироби при серійному виробництві.

11. На основі вбудованих комп'ютерних моделей реалізації й відновлення розроблені метод адаптивного спостереження за стиком довільної форми у процесі зварювання і метод багатоагентного управління одночасною роботою декількох електронно-променевих гармат у складі однієї установки, які забезпечили унікальні технологічні можливості створених установок ЕПЗ, високу якість одержуваних зварних з'єднань і дозволили більш, ніж в 2 рази, скоротити час виробничого циклу.

Список публікацій за темою дисертації

1. Казимир В.В., Демшевська Н.В. Візуальні засоби моделювання складних стохастичних систем // Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. - Чернігів: ЧТІ, 1997. - №3.- С. 112-117.

2. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. До питання про програмну реалізацію мереж Петрі з динамічною структурою // Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. - Чернігів: ЧТІ, 1998. - №6.- С. 35-42.

3. Казимир В.В. Основні концепції побудови розподілених динамічних систем управління // Вісник Чернігівського технологічного інституту: Збірник. - Чернігів: ЧТІ, 1999. - №9. - С. 145-152.

4. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. Використання мови програмування Форт як засобу реалізації динамічної системи керування // Управляющие системы и машины. - 1999.- №6. - С. 49-55.

5. Казимир В.В., Демшевська Н.В., Азарова А.О. Мова специфікацій імітаційного моделювання та методика її застосування // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2000. - №1. - С. 67-71.

6. Казимир В.В., Гавсієвич І.Б. Порівняльна характеристика та принципи реалізації програмних компонентних технологій // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник. - Чернігів: ЧДТУ, 2000. - №10. - С. 172-176.

7. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. Компонентна схема побудови системи Форт для завдань керування // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник.- Чернігів: ЧДТУ, 2000.- №10.- С. 177-182.

8. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Объектно-ориентированная визуальная система имитационного моделирования технологических процессов // Математичне моделювання. - 2000. - № 1(4). - С. 69-71.

9. Казимир В.В., Пастухов А.В. Имитационное моделирование условий функционирования информационно-управляющей системы телекоммуникационной сети // Математичне моделювання. -2000. - № 2(5).- С. 111-115.

10. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Распределенная система имитационного моделирования на основе архитектуры CORBA // Математичні машини і системи. - 2000. - №2, 3. - С. 76-87.

11. Казимир В.В. Проблеми моделювання і управління у робототехниці // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічни науки: Збірник. - Чернігів: ЧДТУ, 2001.- №12. - С. 129-137.

12. Казимир В.В. Верификация реактивных систем с помощью формул темпоральной логики на Е-сетевых моделях // Математичні машини і системи.-2002.-№1.-С.29-40.

13. Пастухов А.В., Казимир В.В. Применение стандарта XML при проектировании пользовательского интерфейса интерактивных программ // Проблемы программирования.- 2000.-№1-2. Специальный выпуск. - С.307-315.

14. Казимир В.В., Мирошниченко В.М., Пастухов А.В. Метод проектирования Internet-ориентированных информационно-управляющих систем на основе стандарта XML // Проблемы программирования.- 2002.-№1-2. Специальный выпуск. - С. 326-332.

15. Литвинов В.В., Казимир В.В., Дяченко В.В. Применение интервальной логики реального времени для моделирования систем управления потенциально-опасными объектами // Математичні машини і системи.- 2002.- №2.- С.112-121.

16. Казимир В.В., Тарасенко П.В., Кулешов В.А. Создание модификации ОС Linux для встраиваемых систем на базе процессоров семейства R3000 // Математичні машини і системи.- 2002.- №3. - С.45-52.

17. Казимир В.В. Открытая архитектура программных средств для электронно-лучевой сварки // Вестник СевГТУ: Автоматизация процессов и управление: Сб. науч. тр. - Севастополь: СевНТУ, 2003. - Вып.49. - С. 127-137.

18. Казимир В.В. Моделирование стыков при управлении процессом электронно-лучевой сварки // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2003. - № 3(20). - С.71-75.

19. Казимир В.В. Моделирование синтетического окружения для реактивных систем // Математичне моделювання. - 2003. - № 2(10). - С.24-32.

20. Морозов А.А., Литвинов В.В., Казимир В.В. Адаптивное управление с моделями в электронно-лучевой сварке // Математичні машини і системи.- 2003.- №3,4.- С.170-180.

21. Казимир В.В. Методи візуального проектування програм управління для установок електронно-променевого зварювання // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник. - Чернігів: ЧДТУ, 2004.- №21. - С.120-129.

22. Патон Б.Е., Назаренко О.К., Нестеренков В.М., Морозов А.А., Литвинов В.В., Казимир В.В. Компьютерное управление процессом электронно-лучевой сварки с многокоординатными перемещениями пушки и изделия // Автоматическая сварка. - 2004. - №5.- С.3-7.

23. Литвинов В.В., Казимир В.В. Модельно-ориентированное управление как стратегия функционирования интеллектуальных производственных систем // Математичні машини і системи.- 2004.- №4.- С.143-156.

24. Азарова А.О., Казимир В.В. Моделі систем підтримки прийняття рішень при управлінні підприємством // Математичні машини і системи.- 2005.- №1.- С.60-67.

25. Литвинов В.В., Казимир В.В., Хоминич А.В. Программные архитектуры экспертных систем в системах диагностики электронно-лучевой сварки // Математичні машини і системи.- 2005.- №3.- С.166-179.

26. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсієвич І.Б. Алгоритм паралельного виконання та синхронізації Е-мережі // Математичні машини і системи. - 2005. - №4. - С. 72-83.

27. Казимир В.В., Шемет В.П. Імітаційна модель системи управління регіонального рівня // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія технічні науки: Збірник. - Чернігів: ЧДТУ, 2002. - №15. - С.149-160.

28. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Формальный объектно-ориентированный подход к моделированию сложных систем // Праці Першої міжнародної науково-практичної конференції з програмування УкрПРОГ'98. -Київ: Кібернетичний центр Національної академії наук України. - 1998. - 2-4 вересня. - С. 593-598.

29. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Internet-ориентированная система имитационного моделирования // Перша міжнародна науково-методична конференція “Методичні та організаційні аспекти використання мережі INTERNET в закладах науки та освіти” (ІНТЕРНЕТ - ОСВІТА - НАУКА - 98). Матеріали конференції. Том 1. - Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”. - 1998. - 16-20 листопада. - С. 177-183.

30. Kazymyr V., Demshevska N. Application of Java-Technologies for Simulation in the Web // Lecture Notes in Informatics (LNI) Proceedings. Series of the German Informatics Society (GI): Bohn. - 2001. - Vol. P-2. - Р. 173-184.

31. Казимир В.В., Куйвашев Д.В. Форт-модель динамической системы управления // Міждержавна науково-методична конференція "Комп'ютерне моделювання". Тези доповідей. - Дніпродзержинськ. - 1999. - 30 червня-2 липня. - С.135-136.

32. Казимир В.В., Демшевская Н.В. Объектно-ориентированная система имитационного моделирования // Міждержавна науково-методична конференція "Комп'ютерне моделювання". Тези доповідей. - Дніпродзержинськ. - 1999. - 30 червня - 2 липня. - С.133-134.

33. Казимир В.В., Пастухов А.В. Платформно-независимая система имитационного моделирования // Праці Першої міжнародної науково-практичної конференції з програмування УкрПРОГ'98. -Київ: Кібернетичний центр Національної академії наук України. - 1998. - 2-4 вересня. - C.572-577.

34. Пастухов А.В., Казимир В.В. Микросистема имитационного моделирования // Міждержавна науково-методична конференція "Комп'ютерне моделювання". Тези доповідей. - Дніпродзержинськ. - 1999. - 30 червня-2 липня. - С.148-149.

35. Казимир В.В., Тарасенко П.В. Моделирование виртуальных отображений в системах управления реального времени // Міждержавна науково-методична конференція "Комп'ютерне моделювання". Тези доповідей. - Дніпродзержинськ. - 2000. - 29 червня-1 липня. - С.105-106.

36. Казимир В.В. Моделирование синтетического окружения систем управления установками электронно-лучевой сварки // Міждержавна науково-методична конференція "Комп'ютерне моделювання". Тези доповідей. - Дніпродзержинськ. -2003. - 28 травня - 30 травня. - С. 91-92.

37. Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Распределенная система имитационного моделирования технологических процессов // Міждержавна науково-методична конференція "Компьютерне моделювання". Тези доповідей. - Дніпродзержинськ. - 2000. - 29 червня-1 липня. - С. 93-94.

38. Lytvynov V., Kazymyr V., Havsiyevych I. Corba-based distributed simulation system with E-nets specification // Автоматизація: проблеми, ідеї, рішення: Матеріали міжнародної науково-технічної конференції. - Севастополь: СевНТУ. - 2003. - 26-30 травня. - С. 60-63.

39. Литвинов В.В., Казимир В.В., Гавсиевич И.Б. Анализ алгоритма работы Е-сетевого перехода при традиционном и распределенном моделировании с помощью алгебры взаимодействующих процессов // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика. СППР'2005. - Київ: ІПММС. - 2005. - 7 червня. - С. 139-173.

Размещено на Allbest.ru