CC BY
55
применению метода управляемого тестами имитационного моделирования.
Случайности. Наличие случайных величин не оказывает серьезного влияния на процесс управляемой тестами разработки. Представление определенных факторов как случайных является отказом от их детального моделирования, поэтому структура соответствующего программного модуля обычно проста и представляет собой генерацию случайной величины по заданному закону. Создание направляющих тестов и их реализация в этом случае не представляют особых трудностей. Тем не менее, этим тестам следует уделить достаточное внимание, поскольку в ходе развития модели может возникнуть необходимость перехода к более детальному моделированию процессов, стоящих за случайными факторами.
Динамика. Тесты, отражающие изменения в системе, могут быть построены на базе одного из следующих подходов.
• Проверка факта возникновения события. Подход реализуется на базе механизмов оповещения (например, Announcements в современных средах Smalltalk) и удобен для описания отдельных событий в системе.
• Анализ протокола. Подход более удобен для описания сложных процессов, включающих в себя множество событий. Задействованные объекты должны протоколировать (сами или с помощью специального компонента) интересующие разработчика события. Проверка осуществляется путем сравнения протоколов, представленных в виде набора объектов, характеризующих отдельные события.
• С помощью техники фиктивных (mock-) объектов, когда рассматриваемый процесс оказывается слишком сложным для описания в рамках одного
теста. В этом случае выделяется подсистема, чье поведение будет тестироваться. Остальные объекты (контекст) заменяются фиктивными объектами, моделирующими поведение реальных. За счет этого удается более точно выделить тот аспект системы, поведение которого описывается данным тестом.
Большие объемы тестовых данных. Эта проблема в первую очередь связана с динамикой, так как при создании тестов требуется описать состояние системы для значительного количества моментов модельного времени. Ограничить рост объемов данных, требующихся при создании модульных тестов, можно за счет правильного применения методов управляемой тестами разработки в сочетании с принципом объектно-ориентированного дизайна. Существенное внимание необходимо уделять процессу рефакторинга системы. Если удается поддерживать разбиение системы на множество несложных компонент с небольшим количеством связей между ними, модульные тесты обычно не требуют подготовки и описания слишком больших объемов данных. Важную роль здесь также играет использование техники mock-объектов.
Однако при создании приемочных тестов, описывающих поведение достаточно больших подсистем в модели, избежать проблемы часто не удается. Одним из возможных путей решения здесь является разработка средств визуального описания тестовых случаев.
Метод управляемого тестами имитационного моделирования и представленные рекомендации по его применению были успешно апробированы на практике при разработке имитационной модели наземного движения воздушных судов, а также на примере ряда более простых имитационных моделей.
ОПТИМИЗАЦИОННО-ИМИТАЦИОННЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
И.В. Ковалев, д.т.н., М.В. Тюпкин, Р.Ю. Царев, к.т.н., Ю.Д. Цветков (Красноярск)
Одной из характерных особенностей современного развития автоматизированных систем управления (АСУ) является усложнение структуры различных подсистем, что в первую очередь обусловлено ростом размеров и сложности процессов обработки и передачи информации, а также процессов управления самими подсистемами. Это выдвигает ряд проблем, связанных с научно-обоснованным построением структуры таких систем, эффективным формированием состава подсистем передачи и обработки информации. Актуальными являются вопросы постановки и формализации задач синтеза структур, разработки оптимизационных и имитационных моделей, а также построения на их основе процедур синтеза структуры систем, позволяющих учитывать динамику функционирования элементов системы.
В связи со сложностью постановки и решения задач синтеза структуры сложных систем наибольший эффект от их использования может быть достигнут при создании крупномасштабных и типовых систем, в частности АСУ. Существенное влияние на структуру систем управления оказывает развитие средств вычислительной техники: появление многопроцессорных и многомашинных вычислительных комплексов и сетей ЭВМ, а также усложнение процессов обработки и обмена информацией - все это увеличивает число анализируемых вариантов построения системы, повышает требования к эффективности и качеству принимаемых проектных решений по выбору и дальнейшему развитию структуры системы.
Базируясь на оптимизационно-имитационном подходе применительно к синтезу структур слож-
ных АСУ, можно обеспечить совместное использование в процессе синтеза оптимизационных и имитационных моделей их рациональное взаимодействие в оптимизационно-имитационных процедурах, описывающих как состав и взаимосвязи структурных элементов системы, так и динамические и стохастические аспекты их функционирования. С учетом проблем анализа и синтеза структур сложных АСУ, предлагается использовать аг-регативно-декомпозиционный подход к формализации и синтезу структур систем на различных уровнях их детализации.
При исследовании структур существующих, а также проектируемых АСУ широко применяются принципы и методы имитационного моделирования и инструментальные средства имитационного моделирования.
Проблема синтеза структуры систем управления включает выбор числа уровней и подсистем управления (иерархии управления); согласование целей подсистем различных уровней; создание контуров принятия решений; оптимальное распределение выполняемых функций (задач, информационных массивов и процедур) по уровням и узлам системы; выбор структуры технических средств передачи и обработки информации.
Задачи синтеза структуры рассматриваемых систем включают: определение оптимального числа, расположения и вариантов построения элементов системы; распределение функций управления по элементам системы и выбор варианта реализации задач управления; выбор мероприятий по обеспечению требуемой живучести систем; распределение функций и задач между техническими средствами; выбор и распределение технических средств по элементам системы и т.д.
Формирование структуры АСУ и управление ее развитием является задачей оптимизации, которая, как правило, оказывается многокритериальной, поскольку приходится учитывать ряд технико-экономических требований на уровне функциональных задач управления и на уровне элементов организационной структуры системы (узлов управления).
Таким образом, задача синтеза структуры с использованием оптимизационно-имитационного подхода состоит в поиске оптимального отображения множества взаимосвязанных функций (задач) и вариантов их выполнения на множество взаимосвязанных узлов системы.
С учетом основных аспектов оптимизационно-имитационного подхода была реализована система программной поддержки, предназначенная для формирования и управления развитием структур АСУ. Применение данного похода обеспечивает высокую надежность обработки информации и обоснованность выбора рациональных вариантов развития структуры системы на многоэтапном периоде функционирования системы.
Система программной поддержки формирования структур АСУ и управления их развитием была применена для развития космического комплекса связи «Гонец-М».
Структура комплекса связи определялась, исходя из следующих основных положений, справедливых для любых структурно-сложных систем связи. Система существует и развивается многие годы, поэтому она должна быть рассчитана на последовательную постепенную модернизацию аппаратуры и программных средств в процессе эксплуатации. Уровень автоматизации, алгоритмы и программы работ системы должны обеспечивать требуемое качество работы при условии непрерывного ввода в эксплуатацию новых средств. Стандарты системы на протоколы связи между элементами системы со смежными системами, а также стандарты на аппаратные средства системы и на программное обеспечение должны обеспечивать независимость этих функций и максимальную гибкость в развитии.
При моделировании функционирования структуры АСУ космическим комплексом связи «Гонец-М» предлагаемая программная система позволила проектировщикам прогнозировать поведение системы при ее проектировании и исследовании конкретных структур системы управления космическим комплексом связи. Удобный пользовательский интерфейс делает работу с программой более комфортной.
Результатом работы программной системы является построенная структура АСУ космическим комплексом связи «Гонец-М» при многоэтапном развитии системы (6 стадий) и развертывании орбитальной группировки из 12 космических аппаратов.
Таким образом, результаты работы программной системы показывают, что оптимизационно-имитационный подход может успешно применяться при формировании АСУ и управлении их развитием в процессе эксплуатации.
РЕШЕНИЕ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОМ ФИЗИКИ НА РАДИАЛЬНО-БАЗИСНЫ1Х НЕЙРОННЫ1Х СЕТЯХ
(Работа выполнена при финансововй поддержке РФФИ, грант 06-07-89259-а) Е.В. Артюхина, В.И. Горбаченко, д.т.н. (Пенза)
Методы решения дифференциальных уравнений в частных производных (ДУЧП) с применени-
ем радиально-базисных функций (ЯБР) вызывают большой интерес (см.: http://uahtitan.uah.edu/kansa-
