WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


«УДК 004.414.2 Потёмкин А.В., Горшков П.С., Халютин С.П. Москва, «Экспериментальная мастерская НаукаСофт» МЕТОДИКА СИНТЕЗА СТРУКТУРНЫХ СХЕМ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ...»

УДК 004.414.2

Потёмкин А.В., Горшков П.С., Халютин С.П.

Москва, «Экспериментальная мастерская НаукаСофт»

МЕТОДИКА СИНТЕЗА СТРУКТУРНЫХ СХЕМ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Аннотация. Рассмотрена методика синтеза структурных схем систем электроснабжения воздушных

судов на основе ресурсно-ограничительного подхода с использованием алгоритмов класса задач

удовлетворения ограничений.

Ключевые слова: система электроснабжения воздушного судна, система автоматизированного проектирования СЭС ВС, синтез методики проектирования СЭС ВС, ресурсно-ограничительный подход, задача удовлетворения ограничений, граф ограничений, совместности в вершинах графа, совместность по дугам графа Высокие требования к энерговооруженности воздушного судна ставят перед специалистами целый ряд проблем, которые требуют поиска принципиально новых подходов к проектированию электроэнергетической системы самолета, а также выявляют множество противоречий, связанных с её разработкой.

Одной из задач, возникающих при проектировании авиационных систем электроснабжения (СЭС), является синтез структурных схем с учётом требований нормативных документов и функциональных ограничений. Множество вариантов структур, которые можно построить из элементов СЭС достаточно велико, поэтому возникает необходимость автоматизации учёта указанных ограничений и требований для сужения области допустимых вариантов структур СЭС. Предлагается решить эту задачу на основе ресурсно-ограничительного подхода (РОП) [3].

Представим структурную схему СЭС как:

(1) { } - множество элементов СЭС, где – элемент СЭС, n – количество элементов СЭС.

{ } – множество связей элементов СЭС, ( )

– связь элементов СЭС.

– система ограничений, представляется в виде совокупности:

, (2) где:

{ } – множество ограничений, накладываемых на связи элементов СЭС;

() – ограничение, накладываемое на связь элементов СЭС, k – количество определенных ограничений для связи элементов СЭС;

{ } - множество формул логического взаимодействия ограничений, накладываемых на связи элементов структурных схем СЭС.

Решение задачи синтеза связей элементов СЭС заключается в получении множества вариантов связей.

В общем случае:

{ } (3) Количество вариантов связей элементов СЭС в общем случае равно. Для уменьшения количества вариантов связей элементов СЭС предлагается учесть систему ограничений. Таким образом, будет определяться как:

{ } (4) Использование системы ограничений для решения данной задачи позволит в случае увеличения требований получать новое множество решенийпутем внесения изменений и дополнений только в систему ограничений.

Получение решений задачи синтеза связей элементов СЭС базируется на переборе всех возможных вариантов соединений элементов СЭС с учетом построенной системы ограничений. Данная задача относится к классу NP (non-deterministic polynomial) – задачи, решение которых можно получить за время, не превосходящее полинома от размера данных. Следовательно, для решения данной задачи необходимо применение методики решения задач класса NP, которая позволит оптимизировать процесс поиска решений.

Для реализации требуемой методики предлагается использовать аппарат теории искусственного интеллекта для решения класса задач удовлетворения ограничений (ЗУО) [6].

К классу ЗУО относятся задачи, состоящие из конечного числа переменных, каждая из которых связана с некоторой областью ее определения (дискретной или непрерывной), и конечного множества ограничений, которые ограничивают множества значений переменных, принимаемых одновременно. Решение задачи удовлетворения ограничений состоит в присваивании значения каждой переменной так, чтобы одновременно удовлетворялись все ограничения.

Все задачи удовлетворения ограничений можно разделить на следующие категории:

задачи, в которых достаточно найти одно любое решение;

задачи, в которых требуется найти все решения;

задачи, в которых надо найти оптимальное решение, где оптимальность определяется в соответствии с некоторым критерием. В таких задачах часто бывает достаточно найти почти оптимальное решение.

ЗУО, в которой область допустимых значений для всех переменных определяется только двумя значениями ЛОЖЬ (FALSE, 0) и ИСТИНА (TRUE, 1) относят к классу бинарных ЗУО.

Задача удовлетворения ограничений обозначается как, где, (5) { } – конечное множество переменных;

– функция, отображающая каждую переменную из на множество объектов произвольного типа:

{ }

– множество объектов, отображенных из функцией. Эти объекты называются значениями переменной, а множество – областью допустимых значений или доменом.

– конечное (возможно пустое) множество ограничений на произвольном подмножестве переменных из [6].

Состояние задачи определяется путём присваивания значений некоторым или всем этим переменным:. Присваивание, которое не нарушает никаких ограничений, называется совместным или допустимым присваиванием. Полным называется такое присваивание, в котором участвует каждая переменная, а решением задачи ЗУО является полное присваивание, которое удовлетворяет всем ограничениям одновременно.

Одной из методик решения задач удовлетворения ограничений является сведение. Сведением называется класс методов преобразования одних задач к другим, которые легче решать или о которых известно, что они неразрешимы. Несмотря на то, что одно только сведение задач обычно не приводит к решению, оно может значительно облегчить последующие действия.

Любую ЗУО можно представить в виде графа ограничений, в котором вершинами являются элементы множества, а дугами ограничения множества (рисунок 1). Для ЗУО разработано несколько видов совместностей. Из этого множества можно выделить основные: совместность в узлах графа ограничений и совместность по дугам графа ограничений. Данные виды совместностей достигаются путем применения специальных алгоритмов.

Рис. 1. Граф ограничений ЗУО Применение алгоритмов достижения совместности в узлах позволяет удалить из областей опредевсех переменных задачи значения, которые не удовлетволения ряют ограничениям [6].

В отличие от алгоритмов достижения совместности в узлах, алгоритмы достижения совместности по дугам сложнее. В настоящее время существует ряд алгоритмов достижения совместности по дугам. Самый простой алгоритм называется AC-1, а самый эффективный АС-7[6]. Наиболее используемым из этого множества является алгоритм AC-3. По причине ограниченности объема статьи, данные алгоритмы не рассматриваются.

Для решения задачи синтеза структурных схем СЭС применим аппарат ЗУО на базе формализованного представления полученного путем использования РОП. Для этого:

Представим задачу синтеза структурных схем СЭС как ЗУО требующую нахождения всех решений GPS(P), в которой, (6) где:

– множество элементов СЭС;

{ } – множество областей допустимых значений элементов СЭС, характеризующих связь с другими элементами СЭС;

– область допустимых значений элементов СЭС;

– множество формул взаимодействия ограничений, { } накладываемых на элементы СЭС.

Сформируем граф ограничений ЗУО, в котором вершинами будут являться элементы множества, а дугами – элементы множества (рисунок 2).

Рис. 2. Граф ограничений на основе РОП

–  –  –

Рис. 4. Результат применения алгоритма определения совместности в узлах Рис. 5. Вариант соединения элементов СЭС Таблица 3. Области определения элементов СЭС.

Элемент Область определения [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] Объем решений задачи синтеза схем СЭС с учетом полного набора связей между элементами СЭС составляет, после применения РОП -, а последующее применение алгоритмов из класса задач удовлетворения ограничений позволило сузить область вариантов решений до.

Предложенная методика была реализована в рамках программного комплекса анализа и проектирования СЭС ВС.

Пользовательский интерфейс, в части определения множества элементов СЭС представлен на рисунке 6. Определение множества элементов СЭС осуществляется путем выбора классов элементов и их количества, входящих в состав СЭС.

Рис. 6 Определение элементов СЭС Пользовательский интерфейс, в части формирования множества ограничений на связи классов элементов структурной схемы авиационной СЭС представлен на рисунке 7. Формирование ограничений на связи классов элементов авиационной СЭС осуществляется путем выбора классов элементов и типа ограничения на их связь.

Рис. 7 Формирование множества ограничений В результате решения задачи синтеза структурных схем СЭС в рамках программного комплекса анализа и проектирования СЭС ВС предлагаются варианты структурных схем СЭС. Пользовательский интерфейс выбора варианта структурной схемы СЭС представлен на рисунках 8 и 9.

Рис. 8 Отображение списка вариантов структур Рис. 9 Отображение результата синтеза структуры СЭС Предложенный подход к автоматизации учёта ограничений при проектировании систем электроснабжения самолётов позволит существенно сократить сроки проектирования и снизить вероятность ошибок проектировщика.

ЛИТЕРАТУРА

1. Составная часть научно-исследовательской работы «Исследования и создание программного комплекса для анализа и проектирования электрической энергетической системы воздушного судна».ЗАО НПО «Мобильные Информационные Системы», 2012 г.

2. Горшков П.С., Халютин С.П., Омельченко В.П., Подлесских А.А. «Открытая информационная система поддержки расчетов в электроэнергетических системах». г.Сочи; Сборник материалов международной научно-технической конференции «КБД Инфо-2011», 2011 г.

3. Горшков П.С. «Ресурсно-ограничительный метод исследования сложных информационных систем».г. Пенза; Труды симпозиума «Надежность и качество» 2008г.

4. Халютин С.П. Моделирование сложных электроэнергетических систем летательных аппаратов / С.П. Халютин, М.Л. Тюляев, Б.В. Жмуров, И.Е. Старостин. – М.: Издание ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф.

Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», 2010 г. – 188 с.

5. Телерман В.В. Удовлетворение ограничений в задачах математического программирования / Телерман В.В., Ушаков Д. М.. г. Новосибирск; Журнал «Вычислительные технологии», 2008 г.

6. Семенов А.Л. Методы распространения ограничений: основные концепции. Электронная версия трудов Совещания по интервальной математике и методам распространения ограничений ИМРО'03, http://www.nsc.ru/interval/Conferences/IMRO_03/, 2003 г.

7. Щербина О.А. Удовлетворения ограничений и программирование в ограничениях,, препринт,

Похожие работы:

«Вестник ТГПИ Гуманитарные науки Конечно же, мы предлагаем только один из возможных вариантов медиаобразования студентов на материале англоязычных экранных искусств. Однако, разработанная нами...»

«Координационные навыки начинающего пианиста Методическое сообщение А.Р. Мормуль Нефтеюганск 2008 ч Координация движений начинающего пианиста 1. Работа над любым произведением фортепианного репертуара есть решение координационных задач. Сама по себе, коорд...»

«Московский государственный лингвистический университет г. Москва, Остоженка, 38, тел. 84956373402 E-mail: presscntrmglu@gmail.com ПРЕСС-РЕЛИЗ IV Международный конгресс испанистов России "Испания и Россия в новом коммуникативном пространстве XXI в." IV Международный конгресс...»

«Продавать легко! Содержание Предисловие Вступление Демонстрация карт Advogrand – эффективный способ продажи Основные принципы Демонстрационные вопросы и правила работы с ними Назначение встречи План Ваших действий Порядок проведения демонстрации Продажа – демонстрация услуги шаг за шагом Постп...»

«Отчет о метеорологическом обеспечении органов ОВД в 1 полугодии 2011 года 1. Общие сведения. Метеообеспечение органов ЕС ОрВД в 1 полугодии 2011 года осуществляли 276 авиаметеорологических подразделений в составе Росгидромета. В соотв...»

«КОНВЕНЦИЯ ОБ УНИФИКАЦИИ НЕКОТОРЫХ ПРАВИЛ, КАСАЮЩИХСЯ МЕЖДУНАРОДНЫХ ВОЗДУШНЫХ ПЕРЕВОЗОК (Варшава, 12 октября 1929 года) Германский Рейхспрезидент, Федеральный Президент Австрийской Республики, Его Величество Король Бельгийцев, Президент Соединенных Штатов Бразилии, Его Величество Король Болгар, Президент Национ...»

«Руководство администратора SAP BusinessObjects Analysis, версии для OLAP SAP BusinessObjects BI Suite 4.0 Support Package 5 2012-12-04 © 2012 SAP AG. Все права защищены.SAP, R/3, SAP NetWeaver, Duet, PartnerEdge, ByDesign, Авторские SAP BusinessObjects Explorer, StreamWork, SAP HANA и другие упомянутые здесь продукты и права...»

«Лев Рэмович Вершинин Идем на восток! Как росла Россия Серия "Собирая империю" Текст предоставлен издательством http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=8875954 Вершинин Лев. Идем на восток! Как росла Россия: Издательств...»

«СОДЕРЖАНИЕ CONTENTS РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ REGIONAL GEOLOGY А. В. Амантов, М. Г. Амантова A. V. Amantov, M. G. Amantova Развитие котловины Ладожского озера Implication of glacial theory to the с позиций ледниковой теории development of the Lake Ladoga basin С. Б. Лобач-Жученко, Н. А. Арестова, 15...»

«Л.А.Мальцева, Л.В.Усенко, Н.Ф.Мосенцев СЕПСИС Этиология Эпидемиология Патогенез Диагностика Интенсивная терапия Москва "МЕДпресс информ" УДК 616.94 ББК 54.11 М21 Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспро изведена в любой форме и любыми средствами без письменного разрешения вла дель...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.