Концепция виртуальных объектов управления

Предложена концепция виртуальных объектов управления (ВОУ) и метод создания виртуальных лабораторных стендов на основе ВОУ, ориентированных на обучение программированию в области промышленной автоматизации. В качестве языка программирования использован язык Рефлекс. Имитаторы контролируемых технологических объектов создаются в среде LabVIEW. Управляющие алгоритмы, описанные на языке Рефлекс, преобразуются к формату, позволяющему интегрировать алгоритм в среду LabVIEW через механизм Formula Node [1]. Предлагаемый подход направлен на повышение эффективности процесса обучения, поскольку позволяет студентам исключить из рассмотрения рутинные вопросы физического моделирования и сконцентрироваться на концептуальном уровне программирования управляющих алгоритмов. Также рассмотрен более продвинутый вариант интеграции процесс-ориентированных алгоблоков через встраиваемый интерпретатор языка Python [2].

Публикации

1. Зюбин В. Е. Использование виртуальных объектов для обучения программированию информационно-управляющих систем // Информационные технологии, 2009, № 6, С. 79-82 (pdf, 863 Kb).

2. Зюбин В. Е., Калугин А. А. Виртуальные лабораторные стенды: обучение программированию задач промышленной автоматизации // Промышленные АСУ и контроллеры . 2009. № 2. С. 39 – 44.

Методика итерационной разработки управляющих алгоритмов в процесс-ориентированном стиле

Рис. 2. Итерационная модель разработки алгоритма управления (АУ) с тестированием на виртуальном объекте управления (ВОУ)

Разработанный ранее подход, реализующий процесс-ориентированный стиль программирования нативными средствами среды LabVIEW, был дополнен итерационной схемой разработки управляющих программ на основе концепции виртуальных объектов управления. Предложен метод реализации итерационной схемы в среде LabVIEW, расширенной Си-подобным языком процесс-ориентированного программирования Рефлекс [1].

Предложенный подход позволяет: а) тестировать создаваемые алгоритмы, начиная с самых ранних стадий разработки, б) обеспечить контроль процесса создания управляющих алгоритмов и снизить психологическую нагрузку на коллектив разработчиков; в) сократить время выполнения проекта и имеющиеся риски этапа пуско-наладки; г) гибко расширять круг лиц, участвующих в процессе разработки, в частности, с целью своевременно выявлять и устранять ошибки в техническом задании.

Подход тестировался на задачах по автоматизации технологий получения биотоплив (биогаза и биодизеля) и кормовых паток. Также был рассмотрен вариант адаптации технологии для организации практических занятий при подготовке специалистов в области автоматизации технологических процессов.

Публикации

1. Зюбин В. Е. Итерационная разработка управляющих алгоритмов на основе имитационного моделирования объекта управления // Автоматизация в промышленности, № 11, 2010 г. С. 43-48 (pdf, 150 Kb)

Метод создания программ в процесс-ориентированном стиле средствами языка G пакета LabVIEW

Рис. 3. Базовые приемы процесс-ориентированного программирования в среде LabVIEW нативными средствами языка G

Проанализированы и сведены в сравнительную таблицу возможные подходы к описанию поведенческих (событийно-полиморфных) алгоритмов в среде LabVIEW [1] в процесс-ориентированном стиле и стилях, основанных на идеологически близких концепциях конечного автомата и иерархического конечного автомата. Выявлено, что имеющиеся механизмы внедрения процесс-ориентированных алгоблоков в среду LabVIEW предполагают дополнительные интерфейсные прослойки с языком G. В случае, когда процессная сложность алгоритма не высока (исчисляется десятками процессов), это обстоятельство может привести к отказу от использования процесс-ориентированного стиля. Для решения проблемы был предложена реализация процесс-ориентированного стиля посредственно на языке G [2]. Предложенный способ хотя не обеспечивает контроля замкнутых и недостижимых функций-состояний, однако позволяет диагностировать операции с неспецифицированными состояниями во время исполнения.

Публикации

1. Zyubin V.E. Using Process-oriented Programming in LabVIEW // Proceedings of the Second IASTED International Multi-Conference on “Automation, control, and information technology”: Control, Diagnostics, and Automation, Novosibirsk, June 15-18, 2010. P. 35-41

2. Зюбин В. Е. Процесс-ориентированный подход к программированию управляющих алгоритмов в среде LabVIEW // Промышленные АСУ и контроллеры. 2011. № 1. С. 39-45 (pdf, 477 Kb).

Психология программирования: гипотеза об информационной сложности

Рис. 4. Демонстрационный пример, показывающий сложность работы с графикой в определенных случаях

На основе известных данных из области психологии программирования рассмотрены когнитивные процессы, протекающие при использовании языков программирования, и выдвинута гипотеза об информационной сложности, определяющая возможные формы представления моделей, (в том числе моделей, описываемых формальными языками). Выявлены базовые приемы, которые позволяют повысить описательные свойства модели в рамках, определяемых гипотезой об информационной сложности [1, 2].

Публикации

1. Zyubin V. E. Information Complexity Hypothesis: a Conceptual Framework for Reasoning on Pragmatics Issues // Proceedings of IEEE International Conference on Computational Technologies in Electrical and Electronics Engineering, SIBIRCON-08. Novosibirsk Scientific Center, Novosibirsk, Russia, July 21-25, 2008, PP.272-275

2. Зюбин В. Е. Человеко-ориентированное программирование // Вестник ТГУ. 2010. № 1. С. 52-60