Брахнов Петр Георгиевич - Параллельное моделирование системы управления сетевым динамическим объектом с сосредоточенными параметрами

Актуальность проблемы
Моделирование динамических объектов является актуальной проблемой для всех областей техники и технологий. Разнообразные методы и средства моделирования интенсивно используются в реальных технических проектах для проверки верности новейших инженерно-технических решений, тем самым представляя собой важные факторы, которые гарантируют качество проектирования и надежность создаваемых объектов. Развитие компьютерной техники положительно сказывается на предметных областях – возрастает уровень сложности моделируемых систем, совершенствуются методы их моделирования. Применение параллельных и распределенных вычислительных систем дает возможность быстрого и качественного проведения модельных экспериментов для сетевых динамических объектов, к которым относятся, например, шахтные вентиляционные сети. Задачи проектирования, разработки систем автоматизированного управления и оперативного принятия решений по безопасности нуждаются в модельной поддержке. В связи с этим в последние годы разработке математических моделей отводится постоянное внимание как в Украине, так и в других странах. В связи с большой сложностью таких моделей для их поддержки требуется использование параллельных и распределенных вычислительных ресурсов, построение проблемно-ориентированных моделирующих сред (ПОМС) и обеспечение диалоговой поддержки разработки, отладки и использования параллельных моделей. Переход от отдельных моделей к комплексному модельному обеспечению названных выше задач в рамках моделирующего сервисного центра (МСЦ) актуализирует комплексное построение средств активного взаимодействия разработчиков и пользователей параллельных моделей с разноплановыми ресурсами центра.
Новыми задачами этой проблемы являются рассмотрение ПОМС как объекта диалога пользователя и разработчика моделей (эксперта предметной области) с многоплановыми ресурсами среды, теоретическое обоснование и разработка средств эффективной поддержки этого диалога на всех этапах построения и применения разноплановых моделей динамических систем. Решению этих задач и посвящена данная работа.

Цель работы
Целью магистерской работы является разработка подсистемы диалога ПОМС с применением средств параллельного моделирования, что позволит дать эксперту предметной области инструмент для построения и исследования моделей сложных динамических систем с использованием параллельных ЭВМ, обеспечит единообразный доступ к средствам последовательного и параллельного моделирования, а также даст возможность управления сетевым динамическим объектом реальной сложности.
Для достижения этой цели в работе решаются следующие задачи:
1. Определение подсистемы диалога (ПД) как системной единицы ПОМС, формулирование требований к ПД.
2. Разработка функциональной и алгоритмической структуры ПД ПОМС, ориентированной на реализацию в MIMD-системах.
(ниже на анимированном рисунке представлена сущность MIMD-программирования; анимация содержит 10 кадров, задержка 1-9 кадров 100 мс, 10 кадра 2000 мс, 20 повторений)

3. Разработка функциональной и алгоритмической структуры ПД ПОМС для диалоговой поддержки.
4. Теоретический анализ и разработка методики работы ПД ПОМС.
5. Разработка графического дизайна ПД ПОМС, реализующего визуальное общение разработчика модели с системой и требуемое отображение результатов моделирования.
6. Имплементация и экспериментальные исследования основных компонент ПД ПОМС.

Методы исследования
В работе используется метод объектно-ориентированного проектирования при разработке ПД. В процессе проектирования визуальных средств ПД применяется методология создания диалоговых систем. Используется теория мультиплатформенного программирования для ЭВМ при имплементации программных компонент ПОМС.
Практическая ценность работы заключается в разработке:
1. Методов интеграции последовательных и параллельных средств моделирования ПОМС и создании программных компонентов, позволяющих обеспечить единообразный к ним доступ, визуальное построение моделей, поддержку моделирования, управления и визуализации результатов.
2. Программного обеспечения, реализующего функции телеметрии и контроля параметров объекта. ПО предназначено для функционирования под управлением ОС семейства Microsoft Windows.
3. Развитии объектно-ориентированного подхода как принципа разработки подсистемы диалога ПОМС.

Список источников
1. W.Baer, R.A.Galasov, V.V.Lapko, A.A.Pererva, D.S.Rasinkov, V.A.Svjatnyj.: Parallele Simulation von industriellen Grubenbewetterungsnetzen / Simulationstechnik 13. Simposium in Weimar, September 1999.
2. R.A.Galasov, V.V.Lapko, O.V.Moldovanova, A.A.Pererva, D.S.Rasinkov, V.A.Svjatnyj, W.Baer.: Das Simulations- und Service-Zentrum fuer automatisierte Grubenbewetterungsnetze / Simulationstechnik 14. Simposium in Hamburg, September 2000.
3. Масюк А.Л. Підсистема діалогу паралельного моделюючого середовища, орієнтованого на шахтні вентиляційні мережі. / Наукові праці ДонНТУ. Випуск 70. Серія ІКОТ: - Донецьк: ДонНТУ, 2003.
4. L.Feldmann, V.Svjatnyj, V.Lapko, E.-D.Gilles, A.Reuter, K.Rothermel, M.Zeitz: Parallele Simulationstechnik. – Problems of Simulation and Computer-Aided Design of Dynamic Systems. Collected Volume of scientific papers. Donetsk State Technical University, Donetsk, 1999, 9-19.