Методология информационного обеспечения проектирования систем автоматизированного управления судовыми энергетическими процессами на основе объектно-ориентированного подхода

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Страниц:
351


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Внедрение прогрессивных информационных компьютерных технологий является одной из главных составляющих интенсификации отраслей промышленности и транспорта, что оказывает непосредственное влияние на их совершенствование и развитие. Учитывая низкую стоимость технических ресурсов компьютерных технологий, на первый план выходит проблема создания новых методологических и инструментальных средств автоматизации, учета развития технологии производства систем управления и разработки новых конструктивных решений. Проблемам автоматизации процессов управления судовыми техническими средствами с оптимизацией их межсистемного взаимодействия уделяется повышенное внимание, отраженное в работах [1−6- 8−14- 27- 32- 51, 54- 55- 61−63- 75- 85- 90- 93−96- 100] и в ряде работ других специалистов в области судостроения.

Однако создание интегрированных систем автоматизированного управления техническими средствами, являющихся системами повышенной сложности, представляет серьезную научную проблему. Существующие методы и средства автоматизированного проектирования и отладки функционирования систем повышенной сложности пока не в силах одновременно охватывать массивы информационных данных и обеспечивать оптимальное многоуровневое взаимодействие множества подчиненных сложных подсистем автоматизированного управления.

Создание судовых интегрированных систем автоматизированного управления требует принципиально новых подходов к процессам автоматизированного проектирования автоматизированных систем и комплексной отладки их функционирования.

Анализ публикаций, отраженных в работах [16−22- 26- 33- 36- 48−49- 56- 79- 92- 104- 106, 109] и в ряде работ других зарубежных авторов показывает, что в настоящее время интенсивное развитие получают исследования, направленные на совершенствования процессов создания управляющих информационных систем путем применения объектно-ориентированных методов проектирования, которые позволяют учитывать особенности объектов автоматизации сложных технических систем с использованием структуризации и межсистемного взаимодействия их элементов.

Объектно-ориентированное проектирование и чисто компьютерная отладка алгоритмов функционирования интегрированных систем автоматизированного управления судовыми транспортно-технологическими и энергетическими процессами предоставляет возможность минимизировать или полностью отказаться от этапа имитационных стендовых испытаний, где требуется применение натурных имитаторов, характеризующих оборудование управляемых объектов, операторские посты, возмущающие дестабилизирующие воздействия, средства автоматизации управления и контроля.

Ставится задача исследования в области объектно-ориентированного информационного обеспечения проектирования сложных систем, с соответствующей инструментальной поддержкой процессов проектирования.

Решение поставленной задачи направлено на передачу процессов проектирования и отладки алгоритмов функционирования сложных систем управления в руки специалиста предметной области. Для этого проектант системы управления должен быть вооружен объектно-ориентированной методологией информационного обеспечения процессов проектирования и соответствующим компьютерным инструментарием, что позволяет свести к минимуму участие программиста в предметно-ориентированных процессах проектирования и комплексной отладки систем управления.

Внедрение в практику новых подходов, основанных на применении современных объектно-ориентированных информационных технологий, повышает эффективность, сокращает трудозатраты и сроки проектирования, связанные с предпроектными исследованиями, проектированием и комплексной отладкой алгоритмов функционирования сложных систем, реализуемых схемотехническими и программно-аппаратными средствами автоматизации.

Однако развитию объектно-ориентированных методов проектирования сложных технических систем пока не уделяется должного внимания.

Поэтому разработка методологии объектно-ориентированного проектирования систем управления на основе системного подхода к использованию информационных компьютерных технологий, в особенности для систем управления судовыми техническими средствами, является крупной научной и актуальной проблемой, способствующей развитию флота.

Научная проблема состоит в развитии методологии информационного обеспечения проектирования систем автоматизированного управления судовыми энергетическими процессами и создании объектно-ориентированного инструментария для проведения предпроектных исследований, проектирования и комплексной отладки алгоритмов функционирования систем управления путем компьютерного моделирования и отладки технических, технологических и информационных решений.

В основу процесса исследований и решения сформулированных задач положены методы системного анализа процессов проектирования судовых систем автоматического и автоматизированного управления, методы и теория информационных систем, теории алгоритмов, методы компьютерного моделирования и программирования. При выполнении работы использован математический аппарат дифференциальных уравнений, дискретной математики, теории автоматического регулирования и управления, эффективности, искусственного интеллекта и системного анализа.

Методологические положения и алгоритмические основы информационного обеспечения и инструментальной поддержки процессов автоматизированного проектирования судовых систем автоматизированного управления энергетическими процессами рассматриваются в качестве предмета исследования, который целиком определяет содержание объектов исследований.

В качестве объектов исследований рассмотрены вопросы информационного обеспечения проектирования систем управления судовыми транспортно-технологическими и энергетическими процессами, систем управления судовыми энергетическими комплексами и их агрегатами, а также методы описания систем, их проектирования и совершенствования.

В составе судовых транспортно-технологических и энергетических средств управления энергетическими процессами определяющая роль отводится общесудовому пропульсивно-энергетическому комплексу, содержащему главную пропульсивную установку, электроэнергетические установки судовой электростанции, вспомогательные механизмы, подруливающие устройства, котлы и др. энергетическое оборудование, качественное функционирование которого характеризует техйико-эксплуатационную эффективность судна в целом.

Основными источниками энергии, решающим образом влияющими на качество и эффективность судовых транспортно-технологических и энергетических процессов, являются главная дизельная пропульсивная и дизель-генераторные энергетические установки.

Дизели энергетических установок относятся к числу наиболее массовых, исчисляемых миллионами, устройств преобразования потенциальной энергии топлива в полезную работу. В общемировом балансе преобразователей энергии класс дизельных машин рассматривается как наиболее энергоемкий. Производство дизельных машин и их повсеместная эксплуатация сопряжены с привлечением огромной массы мировых природных ресурсов и финансовых вложений. Поэтому вопросам совершенствования и повышения эффективного использования дизелей, в том числе в составе судовых энергетических установок (СЭУ), должно уделяться особое внимание.

В своем классе дизельные машины могут быть подразделены на две основные группы — транспортную и технологическую.

К первой группе относятся мобильные дизельные машины транспортного назначения большой и малой мощности. В их число входят суда с дизельными пропульсивными установками, тепловозы с дизельными энергосиловыми установками, дизельные грузовые автомобили и автобусы, карьерные самосвалы, универсально-пропашные и промышленные тракторы, сельскохозяйственные машины и комбайны, строительно-дорожные, погрузочные и подъемные машины и т. д.

Во вторую группу дизельных машин технологического назначения входят стационарные дизельные энергетические установки большой и малой мощности, в том числе судовые и береговые дизель-генераторные электроэнергетические и перекачивающие установки.

В зависимости от организации внутрисудового технологического процесса, дизель-генераторные установки используются в качестве электроэнергетических источников судовой электростанции, обеспечивающей электроснабжение судна и его оборудования, в том числе электроснабжение для судов с электродвижением.

Эффективность выходных показателей СЭУ в первую очередь обусловлена показателями эффективности и экономичности дизеля. Поэтому, при всем многообразии применяемых дизелей, не зависимо от их типа, мощности, назначения и др., стоят одни и те же проблемы, связанные с повышением показателей их эффективности и экономичности.

Работы по решению проблемы повышения эффективности преобразования энергии топлива в полезную работу ведутся в двух основных направлениях.

Первое направление связано с повышением эффективности преобразования топлива при переменных скоростных и нагрузочных режимах энергетических установок, обусловленных характером управляющих и возмущающих воздействий в процессе эксплуатации. При этом выходные статические и динамические показатели качества регулирования энергетической установки, работающей в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, ее экономичность и производительность, в первую очередь, обусловлены устойчивостью и качеством регулирования частоты вращения дизеля. Однако по своей природе дизель является малоустойчивым объектом регулирования. Поэтому, при повышенных требованиях к приемистости и эксплуатационной экономичности дизеля, необходимо применение в его составе высококачественной системы управления дозированием топлива, построенной на базе быстродействующей САР частоты вращения дизеля.

Второе направление связано с совершенствованием рабочего цикла дизеля, обусловленного процессами нагнетания, впрыска, смесеобразования и сгорания топлива в цилиндрах дизеля. Неустановившиеся режимы работы дизеля нарушают процессы преобразования энергии топлива, в результате чего ухудшаются показатели эксплуатационной экономичности дизеля, его теплонапряженности, и дымности отработавших газов. Поэтому при повышенных требованиях к качеству управления опережением впрыска, повышающему эксплуатационную экономичность дизеля, необходимо применение в его составе гибкой быстродействующей системы управления началом подачи топлива.

Оба направления, связанные с динамическими преобразованиями энергии топлива в работу дизеля, могут быть реализованы путем оптимального управления дозированием и опережением впрыска топлива в его цилиндры. В этом случае судовой машинно-энергетический комплекс, оснащенный главной дизельной пропульсивной и дизель-генераторными электроэнергетическими установками, должен рассматриваться как сложный объект управления.

Несмотря на интенсивное развитие техники, для подавляющего большинства дизелей существующие системы управления дозированием и опережением впрыска топлива до сих пор базируются на применении центробежных регуляторов частоты вращения с фиксированными настройками ограничений подачи топлива. При этом опережение впрыска топлива в рамках рабочего цикла дизеля обеспечивается силовыми механическими средствами в виде кулачков и других конструктивных узлов с фиксированными настройками, изначально устанавливаемыми на специализированных регулировочных стендах.

Модернизация существующих регуляторов путем их оснащения множеством электроприводных, гидравлических и пневматических управляющих устройств значительно переусложняет конструкции, что резко снижает потенциальные возможности повышения технического уровня дизельных энергетических установок в целом.

Радикальным путем совершенствования САУ дизелем является перевод дизелей на электронные системы регулирования и управления.

Несмотря на трудности электронизации дизелей и, осознавая важность электронного управления дизелями, все ведущие дизелестроительные фирмы более полувека интенсивно работают над созданием электронных систем управления подачей топлива, которые в конечном итоге существенно повышают показатели эффективности дизельных энергетических установок.

К одной из главных причин замедленной электронизации дизелей следует отнести то, что при существующей несовместимости стыка между управляющей электроникой и силовой механикой дизеля, пока еще не найдены достаточно простые и универсальные технические решения, которые создали бы реальные предпосылки к организации высокоунифицированного производства электронных систем управления подачей топлива для дизелей любого типа, мощности и назначения, в том числе. для мощных судовых дизелей.

Однако наличие новых технических решений, в том числе предложенных автором, по реализации электронных систем управления подачей топлива значительно усложняет построение и отладку интегрированных систем автоматизированного управления судовыми энергетическими комплексами, что в еще большей мере обостряет актуальность разработки методологии информационного обеспечения проектирования систем управления судовыми транспортно-технологическими и энергетическими процессами.

Цель диссертационного исследования состоит в повышении эффективности процесса разработок и качества информационного обеспечения процессов проектирования систем автоматизированного управления судовыми энергетическими процессами на базе формального аппарата описания архитектуры судового машинно-энергетического комплекса и его агрегатов, основанного на концепции объектно-ориентированных подходов к исследованием и методам проектирования с применением для анализа и синтеза локальных и интегрированных информационных систем специально созданного объектно-ориентированного программного инструментария.

Для достижения поставленных целей в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

1. Анализ существующего уровня автоматизации управления судовыми техническими средствами- разработка модельных представлений о средствах автоматизации судна, критериях их эффективности, показателях качества управления судовыми устройствами и оборудованием.

2. Развитие объектно-ориентированных подходов к информационному обеспечению процессов проектирования и построению информационных моделей систем автоматизированного управления на основе их реализации в виде многопотоковых информационных систем локальной и сетевой структуры.

3. Разработка объектно-ориентированной модели системного модуля системы автоматизированного управления СЭУ и СТС, рассматриваемого в виде декомпозиционной совокупности объектного, субъектного и передаточного модулей системы.

4. Создание и апробация созданного объектно-ориентированного программного инструментария для компьютерного моделирования и функциональной отладки сложных систем управления.

5. Реализация методологического и программно-инструментального обеспечения при разработке информационных моделей судовых систем автоматизированного управления повышенной сложности, в том числе систем управления главными СЭУ, дизель-генераторными СЭУ, судном в целом, системы контроля безопасности судна и др.

6. Выбор, обоснование и разработка комплекса схемных и технических решений по совершенствованию систем управления судовыми энергетическими процессами, в частности, с применением нового типа электронной системы комбинированного управления подачей топлива в составе судового дизеля.

6.5. Выводы по главе 6.

1. Рассмотрены особенности ограниченного применения электронных систем управления дозированием топлива дизеля. Выявлены причины, сдерживающие создание САР частоты вращения дизелей с электронными регуляторами, основанных на традиционных принципах построения.

Анализ показывает, что принцип регулирования частоты вращения дизеля с электронным регулятором традиционного типа, оснащенным пропорциональным электроприводом знакопеременного направления движения якоря, приводит к так называемому & quot-энергетическому тупику& quot-. Несовершенство измерителя частоты вращения дизеля заключается в том, что задержка обработки сигнала измерения приводит к значительному отклонению частоты вращения дизеля относительно заданного значения, а низкая надежность может привести дизель к так называемому & quot-разносу"-. Используемые для измерения положения рейки ТНВД индуктивные или вихретоковые датчики, вырабатывают аналоговый сигнал с существенной нелинейностью и погрешностью измерения.

В особенности остро стоит проблема применения электронных регуляторов в судовых дизелях средней и большой мощности, где требуется применение ЭРЧВ непрямого действия, в котором шток пропорционального электромагнита связан золотником гидравлического сервоусилителя, что требует создания особо сложной конструкции регулятора и создает дополнительные проблемы по обеспечению устойчивости и качества САР ЧВ дизеля.

2. Научно обосновано применение электронного регулятора нового типа на базе дифференциального измерительно-исполнительного механизма (ЭДРЧВ) с электродвигателем одностороннего направления вращения, реализованное на уровне изобретений и патентов. Помимо судостроения, регулятор обладает универсальными возможностями применения в дизелях любых отраслей народного хозяйства.

В отличие от известных, данный тип электронного регулятора является регулятором чисто прямого действия и для применения в судовых дизелях средней и большой мощности не требует какого-либо гидравлического сервопривода. Для обеспечения требуемых показателей качества регулирования частоты, вращения дизеля, соотношение мощностей электродвигателя и дизеля должно составлять порядка 1: 10 000.

Разработан новый принцип цифрового измерения положения рейки ТНВД, характеризующего нагрузку дизеля, основанный на синхронности срабатывания магнито-импульсных датчиков от вращающихся входных валов дифференциала.

3. Выполнен анализ направлений развития электронных систем управления опережением впрыска топлива и особенностей, сдерживающих их практическую реализацию. Анализ работ, направленных на создание электронных систем управления опережением впрыска показывает, что новые германские и японские разработки, ориентированные на применение в дизелях двухреечных ТНВД с трехэлементными топливными узлами, представляются наиболее перспективными. Однако конструкции трехэлементных топливных узлов зарубежных фирм имеют сложную конструкцию и повышенные габариты ТНВД.

4. На основании выполненного анализа, проведенных исследований и испытаний, научно обоснованы и разработаны новые конструктивные решения на уровне изобретений и патентов, направленные на применение в дизелях электронной системы комбинированного управления подачей топлива на базе двухреечного ТНВД. Электронная система комбинированного управления подачей топлива имеет универсальные возможности применения в энергетических установках дизельных машин нового поколения любой мощности и назначения с повышенными технико-экономическими и экологическими показателями их технического уровня.

5. Разработана математическая модель САР ЧВ дизеля с ЭДРЧВ дизель-генераторной энергетической установки, используемая для проектирования ее информационной модели. Применение информационных моделей САР ЧВ дизеля с ЭДРЧВ и электронной системы управления опережением впрыска топлива предоставляет возможность, за счет применения объектно-ориентированной методологии, проектировать информационные модели электронно-управляемых дизельных энергетических установок с комбинированным управлением подачей топлива и выполнять комплексную отладку сложных алгоритмов управления и функционирования оборудования, входящего в состав интегрированных систем управления судовыми энергетическими процессами.

Заключение

Анализ существующих методов и способов совершенствования информационного обеспечения процессов проектирования и модернизации систем управления судовыми энергетическими процессами, показывает, что существуют значительные резервы повышения эффективности и качества процессов проектирования судовых технических средств за счет внедрения системных, ресурсосберегающих и информационных компьютерных технологий как в процессе проектирования систем управления с учетом уровня информационного обеспечения, технологии проектирования, технической элементной базы, так и в процессе эксплуатации с учетом внешних и внутренних воздействий на проектируемые системы.

Исходя из сказанного, в работе сформулирована и решена научно-техническая проблема, имеющая важное научно-техническое и народнохозяйственное значение, заключающаяся в практической реализации методологического и информационного сопровождения процессов проектирования интегрированных систем автоматизированного управления судовыми энергетическими процессами на основе объектно-ориентированных подходов.

Решение проблемы в рамках данного научного направления позволило определить цели исследований диссертационной работы. В соответствии с ними создана и реализована методология информационного обеспечения процессов проектирования систем управления судовыми энергетическими установками и судовыми техническими средствами на основе специально созданного объектно-ориентированного инструментария, предназначенного для предпроектных исследований, проектирования, компьютерного моделирования и функционального программирования систем управления с комплексной отладкой алгоритмической части программного обеспечения, реализуемого судовыми средствами автоматизации.

Научные результаты, полученные в работе, представляют комплекс научных информационных и технических решений на базе новых информационных технологий по проектированию интегрированных систем автоматизированного управления общесудовыми энергетическими процессами на основе системного и объектно-ориентированного подхода к их алгоритмической структуризации, реализация которых обеспечивает существенное повышение технического уровня проектируемых судов и представляет собой крупный научный вклад в развитие научно-технического прогресса.

Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы следующие.

1. Проведены исследования и выполнен анализ существующего уровня автоматизации судовых энергетических средств, которые позволили структурировать процессы проектирования систем управления общесудовыми энергетическими процессами, с обоснованием необходимости создания и внедрения гибких систем электронного управления дизелем, обеспечивающих существенное повышение показателей технического уровня главных пропульсивных и дизель-генераторных СЭУ и судна в целом.

2. Определены направления работ, связанные с реализацией интегрированной системы автоматизированного управления общесудовыми энергетическими процессами на базе систем электронного управления дизельными СЭУ, обеспечивающих их оптимальное взаимодействие с сопрягаемыми подсистемами дизеля (с системами воздухоснабжения и охлаждения, с топливной системой, с системами пуска, прогрева, разгона, АПС и защиты дизеля), а также оптимальное взаимодействие электронно-управляемого дизеля с движителем главной пропульсивной установки (ВРШ, реверс-редуктором, гребным электроприводом и др.) или с электрической частью дизель-генераторной СЭУ.

3. Обоснована необходимость системного подхода к созданию интегрированных систем автоматизированного управления СЭУ, рассматриваемых как сложные человеко-машинные комплексы, требующие в процессе проектирования комплексной отладки их функционирования путем проведения большого числа испытаний. При системном подходе, при наличии обоснованных математических моделей и требуемого информационного обеспечения, процессы проектирования, испытаний и комплексной отладки интегрированных систем управления СЭУ могут быть выполнены на модельном уровне с использованием для этих целей соответствующей методологии и компьютерного инструментария.

4. В развитие объектно-ориентированных подходов к информационному обеспечению процессов проектирования, обоснованы методы проектирования судовых интегрированных систем управления, которые опираются на принципы объектно-ориентированного построения сложных систем в виде структур классов и объектов. Система взаимосвязанных и взаимодействующих между собой структурных элементов, ограниченная рамками выделенной информационной области и объединенная общей целью, в своей совокупности рассматривается как информационная модель проектируемой системы управления.

5. Сформирована иерархическая структура системы управления дизельными СЭУ, учитывающая особенности применения и построения их информационных моделей, отражающая состав функциональных блоков СЭУ и их межэлементных связей.

6. Разработан новый способ представления информации в виде системного модуля информационной модели, представляющего декомпозиционную совокупность трех основополагающих структурных модулей в виде источника, характеризующего субъект воздействия, приемника, характеризующего объект воздействия и передатчика, рассматриваемого в качестве средства взаимодействия между субъектом и объектом. На верхнем уровне абстракции данные структурные элементы судовых систем управления могут быть представлены в виде информационных модулей, характеризующих соответственно функции операторского поста управления, управляемого оборудования и средств автоматизации процесса управления.

7. Исходя из задач по практической реализации объектно-ориентированной методологии проектирования, обоснован выбор средств и методов описания синтеза и анализа информационных моделей, способный охарактеризовать и отобразить во времени преобразования свойств любого функционального оператора.

8. Обоснованы принципы построения информационных моделей объектных, субъектных и передаточных модулей систем управления, их структурирования и объединения в виде сложных функциональных операторов, охваченных межсистемными информационными связями. Описаны методы анализа математических и логических операций, положенные в основу объединенного аппарата динамических информационных преобразований структурированных блок-схем передаточных функций.

9. Обосновано применение нового метода записи алгоритмов функционировании проектируемых информационных моделей систем управления локальной и сетевой структуры с возможностью описания математических и логических операций в виде последовательного и параллельного формирования информационных потоков.

10. Обоснован объем исходной информации, требуемой для проектирования судовых САУ и их модельной отладки. Выявленные закономерности интегрированы в теоретические положения, определяющие применение методологии информационного обеспечения процессов проектирования систем управления в виде формального аппарата описания их информационных моделей как с позиций организации процессов проектирования систем управления, так и с позиций модельных представлений об их функционировании.

11. Обоснован комплекс требований, предъявленных к разработке программно-инструментального обеспечения процессов проектирования и компьютерного моделирования сложных систем. Выделены основные особенности, положенные в основу разработки требований к созданию объектно-ориентированного программного инструментария для проектирования информационных моделей систем управления.

12. С учетом задач информационного обеспечения и инструментальной поддержки процессов проектирования сложных систем управления, специально создана и апробирована универсальная объектно-ориентированная инструментальная программа «Our-CAD», предназначенная для предпроектных исследований, автоматизированного проектирования, компьютерного моделирования в масштабе реального времени и комплексной отладки сложных информационных систем управления локальной и сетевой структуры. Компьютерный инструментарий предоставляет возможность минимизировать или полностью отказаться от имитационных стендовых испытаний, требующих применения натурных имитаторов управляемых объектов, операторских пультов, имитаторов дестабилизирующих воздействий и отказов.

13. Разработана новая технология информационного обеспечения процессов проектирования информационных моделей систем автоматизированного управления, основанная на компьютерном моделировании многопотоковых информационных данных, позволяющая:

— формировать информационные данные в терминах предметной иерархии и разрабатывать спецификации информационных моделей, основанные на объектно-ориентированных представлениях о проектируемых системах-

— выполнять компьютерное моделирование (макетирование) проектируемых систем управления энергетическими и транспортно-технологическими процессами с учетом выбранных концепций и топологических данных.

14. Показаны особенности качественно новой технологии проектирования алгоритмической части прикладного программного обеспечения систем управления, реализуемого программно-аппаратными средствами автоматизации. Проектирование выполняется на функциональном уровне специалистом предметной области, способным выполнить анализ и оценить адекватность предмета проектирования на выбранном уровне детализации.

15. Технология функционального проектирования, анализа и комплексной отладки систем управления в гибкой инструментальной среде «Our-CAD» может использоваться для создания САПР повышенной сложности в различных предметно-ориентированных направлениях проектирования и рассматриваться как универсальная технология визуального программирования алгоритмов функционирования конкретных систем управления. При этом отсутствует необходимость привлечения программистов для проектирования алгоритмической части программного обеспечения средств автоматизации.

16. Подтверждена работоспособность методологии на базе созданного объектно-ориентированного инструментального обеспечения, апробированная в процессе разработки судовых систем управления энергетическими процессами, в том числе САР ЧВ дизель-генераторной установки, системы ДАУ ГД в составе пропульсивно-энергетического комплекса, системы управления динамическим позиционированием судна, общесудовой экспертной системы контроля безопасности судна и др.

17. Разработан комплекс информационных, технических, конструктивных и технологических решений по повышению показателей технического уровня дизельных СЭУ за счет применения в составе судового пропульсивно-энергетического комплекса принципиально нового типа систем электронного управления дозированием и опережением впрыска топлива, отличающихся научной и схемной новизной на уровне изобретений и патентов.

18. Полученные в диссертационной работе результаты подтверждают практическую реализуемость и целесообразность широкого применения системной методологии, направленной на совершенствование информационного обеспечения процессов проектирования судовых систем автоматизированного управления для различного рода сложных человеко-машинных информационно-управляющих энергетических и транспортно-технологических комплексов.

Помимо проведения научно-исследовательских и проектных опытно-конструкторских работ, практические результаты диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе.

Показать Свернуть

Содержание

Введение. Содержание проблемы и задачи исследований

Глава 1. Системная структуризация процессов в объектах автоматизированного управления СЭУ и СТС

1.1. Анализ целей, задач и методов разработки систем управления судовыми энергетическими процессами

1.2. Формирование оптимальных режимов управления дизельной энергетической установкой

1.3. Анализ путей повышения уровня автоматизации управления дозированием и опережением впрыска топлива

1.4. Особенности проектирования систем автоматизированного управления судовыми энергетическими процессами

1.5. Выводы по главе

Глава 2. Методология объектно-ориентированного подхода к процессу проектирования судовых систем автоматизированного управления

2.1. Основные понятия и факторы, определяющие способы проектирования систем управления

2.2. Структурирование информационных моделей систем управления

2.3. Формальный аппарат представления схем динамического взаимодействия судовых технических средств

2.4. Модульное проектирование информационных моделей систем управления и их структурных элементов

2.5. Выводы по главе

Глава 3. Инструментальное обеспечение многофункциональной системы автоматизированного проектирования судовых систем управления

3.1. Реализация конструктивных подходов к построению системы информационного обеспечения процессов проектирования

3.2. Комплекс требований к разработке системы инструментального обеспечения процессов проектирования

3.3. Назначение и функции разработанной системы инструментального обеспечения и апробация процессов компьютерного проектирования судовых систем управления

3.4. Методы и способы отладки информационных моделей слож- 133 ных систем управления судовым комплексом

3.5. Выводы по главе

Глава 4. Объектно-ориентированная технология проектирования 147 структурных модулей информационных моделей систем управления

4.1. Информационная модель субъектного модуля

4.2. Информационная модель объектного модуля

4.3. Информационная модель передаточного модуля в виде схем 164 алгоритмов, реализуемых средствами автоматизации

4.4. Информационная модель системы управления на базе субъ- 172 ектного, объектного и передаточного модулей

4.5. Модульное построение многопотоковых систем локальной и 178 сетевой структуры

4.6. Выводы по главе 4 «

Глава 5. Реализация объектно-ориентированной методологии про- 190 ектирования судовых систем управления

5.1. Система автоматического регулирования частоты вращения 191 дизеля в составе дизель-генераторной установки судовой электростанции

5 .2. Система дистанционного автоматизированного управления 199 судовой пропульсивно-энергетической установкой

5.3. Система управления динамическим позиционированием 212 судна

5.4. Общесудовая экспертная система контроля безопасности 224 судна

5.5. Выводы по главе

Глава 6. Способы технических решений по совершенствованию 244 процессов автоматизированного управления судовыми энергетическими установками

6.1. Анализ направлений и особенности реализации электронных 244 САР частоты вращения дизеля в составе СЭУ

6.2. Информационная модель и технические решения по реализа- 251 ции САР ЧВ дизеля с электронным регулятором на базе дифференциального измерительно-исполнительного механизма (ЭДРЧВ)

Список литературы

1. Автоматизация судовых энергетических установок и систем / Андерзен В. А., Гольдберг М. Э., Городущенко В Н., Уваров Ю. Н.: Учебник 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Судостроение, 1993, — 278 е.: ил.

2. Автоматизация судовых энергетических установок: Справочное пособие: Под ред. Нелепина Р. А. JI.: Судостроение, 1975, — 536 с.

3. Автоматизированное управление судовыми дизелями. М.: Транспорт, 1980,-136 с.

4. Агафонов Н. П., Верлатый Н. И., Голиков В. А. и др. Судовые микропроцессорные управляющие системы: Учеб. пособие для вузов. -М.: Транспорт, 1994. 136 с.

5. Алексеев Н. А., Ушаков В. М. Эксплуатация судовых микропроцессорных систем. Учебное пособие: М.: Транспорт. — 1994. — 209 е., ил.

6. Антонюк Б. Д. Информационные системы в управлении: М.: Радио и связь, 1986. — 240 с: ил.

7. Баранов А. П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. Учебник для вузов. М.: Транспорт. — 1989. — 157 с.

8. Белый О. В., Копанев А. А., Попов С. А. Системология и информационные системы. /СПб., СПГУВК, 1999 г.

9. Белый О. В., Попов С. А., Францев Р. Э. Транспортные сети России (системный анализ, управление, перспективы). Монография, СПб, СПГУВК, 1999 г. 147с.

10. Белый О. В., Сазонов А. Е. Информационные системы технических средств транспорта. Учебное издание. СПб.: & quot-Элмор"-, 2001. — 192 с.

11. Белый О. В., Сазонов А. Е. Разработка концепции автоматизации управления технологическими процессами судна. ВИНИТИ, 1991. М.

12. Березин С. А., Тетюев Б. А. Системы автоматического управления движением судна по курсу. JI.: Судостроение. — 1990. — 256 е.: ил.

13. Большаков В. Ф., Решетников И. П., Яковенко В. Г. Рациональное использование природных ресурсов на морском транспорте. М.: Транспорт. — 1992. — 256 с.

14. Бондаренко В. В., Мельник Г. В., Руденко А. Н. Электронные системы регулирования ДВС за рубежом: Обзор. М.: ЦНИИТЭИ тяжмаш, 1988, — 28 е., ил. (Двигатели внутреннего сгорания. Сер. 4. Вып. 3).- Библиогр.: 14 назв.

15. Брукс Фредерик. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы: Пер. с англ. — СПб.: Символ-Плюс, 1999, — 304с.

16. Бурков В Н., Новиков Д. А. Как управлять проектами: Научно-практическое издание. Серия & quot-Информатизация России на пороге XXI века& quot-. ИПУ РАН М.: СИНТЕГ — ГЕО, 1997. — 188 с.

17. Буч. Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд. / Пер. с англ. М.: & quot-Издательство Бином& quot-, СПб.: & quot-Невский диалект& quot-, 1999. — 560 е., ил.

18. Вертю Ж., Куафе Ф. Телеуправление роботами с помощью ЭВМ: Пер. с франц. М.: Мир, 1989. — 198 е., ил.

19. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в живом и машине (2-е издание). /М., 1968.

20. Волков В В., Мешков С. А., Норов А. Т. Основные принципы объектно-ориентированного подхода в САШ IP, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

21. Волков В. В., Мешков С. А., Норов А. Т. Реализация принципов объектно-ориентированного подхода в САИПР, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

22. Воронов А. А. Основы теории автоматического управления: 2 изд. М.: Энергия, 1980, 312 с.

23. Гайкович А. И., Родионов В. В. Подход к проектированию корабля с позиций теории иерархических многоуровневых систем, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

24. Горб С. И. Моделирование судовых дизельных установок и систем управления: Учеб. пособие для вузов. М.: Транспорт. — 1993. — 134 с.

25. Денисов А. А., Колесников Д. Н. Теория больших систем управления. /Л., & quot-Энергоиздат"-, 1982.

26. Жадобин Н. Е., Крылов А. П., Малышев В. А. Элементы и функциональные устройства судовой автоматики. Учебник, 2-е издание, перераб: и дополн., СПб.: Эльмор, 1998, 440 с.

27. Захаров Б. Н., Шмелев А. В. Наблюдение за постройкой, испытания и приемка судов: Справочник. Л.: Судостроение, 1991. — 512 е.: ил.

28. Захаров И. Г., Дорофеев В. И. Современное состояние теории проектирования кораблей военно-морского флота, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

29. Искусственный интеллект. В 3-х кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы: Справочник /Под ред. Э. В. Попова. — М.: Радио и связь, 1990. — 464 е.: ил.

30. Искусственный интеллект. В 3-х кн. Кн. 2. Модели и методы: Справочник /Под ред. Э. В. Попова. — М.: Радио и связь, 1990. — 464 е.: ил.

31. Исследование методов контроля технических средств судов и разработка методов моделирования на ЦВМ алгоритмов контроля и диагностики.: Отчет ЛВИМУ им. адм. С. О. Макарова, 1970 г., тема № 433, Гос. per. 69 036 559. 33.

Заполнить форму текущей работой