К вопросу о построении теоретико-множественной модели облачного сервиса автоматического решения типовых задач проектирования и исследования систем автоматического управления

К вопросу о построении теоретико-множественной модели облачного сервиса автоматического решения

типовых задач проектирования и исследования систем автоматического управления

Т.М. Брагин,

аспир.,
М.Ф. Степанов,
проф. каф. АТМ, д.т.н., mfs@sstu.ru,
А.М. Степанов,

аспир.,
СГТУ, г. Саратов

Предложена теоретико-множественная модель сервиса автоматического решения типовых задач проектирования и исследования систем автоматического управления («Solving of Typical Tasks as a Service (STTaaS)»). Построена сеть массового обслуживания, моделирующая сервис автоматического решения типовых задач.

The set-theoretic model of tools of automatic solution of standard tasks of designing and research of systems of automatic control (« Solving of Typical Tasks as a Service (STTaaS) ») is offered. The network of the queuing, simulating tools of automatic solution of standard tasks is constructed.

Применение концепции облачных вычислений для автоматизации решения задач проектирования систем управления осложняется отсутствием теории облачных вычислений. Среди средств автоматизации проектирования систем автоматического управления выделяются многочисленные средства решения типовых задач. Для их эффективной реализации с помощью облачных вычислений необходимо построение и исследование математической модели облачных вычислений.

При решении типовых задач (известных, т.е. решаемых по известной процедуре) постановка задачи пользователем осуществляется посредством указания процедуры её решения [1], например, указанием имени процедуры, имен исходных данных и искомых результатов. При этом среда решения задач по существу [1] представляет собой среду исполнения процедур, задаваемых в виде программ (программных модулей) на традиционных языках программирования, либо на проблемно-ориентированных языках. Используемая процедура должна быть предварительно подготовлена и занесена на хранение в сервис хранения знаний, а исходные данные задачи – в сервис хранения данных.

Сервис автоматического решения типовых задач проектирования и исследования систем автоматического управления – «решение типовых задач как сервис» («Solving of typical tasks as a service» – «STTaaS») включает в качестве подсистем: 1) Сервис хранения данных (математических моделей систем автоматического управления и их компонентов) – «данные как сервис» («Data as a Service» («DaaS»)); 2) Сервис, предоставляющий возможность использования проблемно-ориентированного программного обеспечения по выбору пользователя для решения задач – «программное обеспечение как сервис» («Software as a service» («SaaS»)); 3) Сервис хранения знаний о методах решения задач проектирования и исследования систем автоматического управления в виде процедур их решения на проблемно-ориентированных языках – «знания как сервис» («Knowledge as a service» («KaaS»)). Общая схема взаимодействия компонентов сервиса автоматического решения задач проектирования и исследования систем автоматического управления может быть представлена в виде, приведенном на рис. 1, где С – клиентское приложение, R – распределитель задач (сервер–посредник).

рис. 1. Схема взаимодействия

Теоретико-множественная модель сервиса автоматического решения типовых задач (STTaaS) включает в качестве компонентов теоретико-множественные модели сервисов хранения данных и знаний и сервиса программного обеспечения (1).

(1)

где – множество данных – математических моделей систем автоматического управления и их компонентов, – атрибуты данных типа «свойство», – атрибуты данных типа «характеристика», – атрибуты данных типа «форма математической модели», – множество элементарных проектных операций , которые могут быть использованы при решении задач проектирования и исследования систем автоматического управления, – множество отношений (предикатов), используемых в качестве требований, предъявляемых к результатам решения задач, – множество задач проектирования и исследования систем автоматического управления, для которых в среде хранения знаний имеются процедуры их решения, – множество процедур решения задач , – множество видов программного обеспечения, осуществляющих решение задач из заданного множества , – множество компонентов данных, составляющих условия применимости операции , – множество компонентов данных, составляющих исходные данные операции , – множество компонентов данных, составляющих результаты выполнения операции , – требования, которым будут удовлетворять результаты выполнения операции , – множество задач, решаемых программным обеспечением , – средства решения задач программного обеспечения , обеспечивающие получение искомого результата по заданным исходным данным для всех задач , входящих в класс решаемых задач программного обеспечения , – средства исполнения процедур решения задач , обеспечивающие получение искомого результата по заданным исходным данным .

Для исследования систем облачных сервисов необходимо использовать методы теории систем массового обслуживания (СМО). Сеть СМО , моделирующая сервис решения типовых задач представлена на рис. 2 с учетом следующих допущений: 1) поток входных заявок включает заявки четырех классов: , обрабатываемый сервисом хранения данных, , обрабатываемый сервисом хранения знаний, , обрабатываемый сервисом программного обеспечения, , обрабатываемый сервисом исполнения типовых процедур решения задач по известным планам. Потоки заявок каждого из классов , , , представляют собой простейшие однородные потоки заявок с интенсивностями ; 2) входной прибор моделирует приём и перенаправление заявок с длительностью времени обработки, распределенной по экспоненциальному закону со средним значением ; 3) одноканальные приборы сервиса хранения данных обрабатывают заявки потока с длительностью времени обработки, распределенной по экспоненциальному закону со средними значениями , причем ; 4) одноканальные приборы сервиса хранения знаний обрабатывают заявки потока с длительностью времени обработки, распределенной по экспоненциальному закону со средними значениями , причем ; 5) одноканальные приборы сервиса хранения знаний обрабатывают заявки потока с длительностью времени обработки, распределенной по экспоненциальному закону со средними значениями , причем ; 6) одноканальные приборы сервиса исполнения типовых процедур решения задач по известным планам обрабатывают заявки потока с длительностью времени обработки, распределенной по экспоненциальному закону со средними значениями , причем ; 7) интерпретатор планов реализуется специальным программным обеспечением, входящим в состав множества видов программного обеспечения, осуществляющих решение задач из объединенного множества .