O3 - точка начала торможения, для нее характерной чертой является VTi(t)<VTi-1(t). База правил эвристического алгоритма управления оператором скоростью VO(t).

Правила Ri стабилизации:

R1: если =NS и =NS и VT= PN, тогда VО=PSVО;

R2: если =NS и =ZR и VT= NS, тогда VО=PSVО;

R3: если =NS и =PS и VT= NS, тогда VО=PSVО;

R4: если =NM и =NS и VT= NS, тогда VО=PMVО;

R5: если =NM и =ZS и VT= NS, тогда VО=PMVО;

R6: если =NM и =PS и VT= NS, тогда VО=PMVО;

R7: если =PS и =PS и VT= NS, тогда VО=NSVО;

R8: если =PS и =ZR и VT= NS, тогда VО=NSVО;

R9: если =PS и =NS и VT= NS, тогда VО=NSVО;

R10: если =PM и =PS и VT= NS, тогда VО=NMVО;

R11: если =PM и =ZR и VT= NS, тогда VО=NMVО;

R12: если =PM и =NS и VT= NS, тогда VО=NMVО;

R13: если =NS и =NS и VT= NM, тогда VО=PSVО;

R14: если =NS и =ZR и VT= NM, тогда VО=PSVО;

R15: если =NS и =PS и VT= NM, тогда VО=PSVО;

R16: если =NM и =NS и VT= NM, тогда VО=PMVО;

R17: если =NM и =ZS и VT= NM, тогда VО=PMVО;

R18: если =NM и =PS и VT= NM, тогда VО=PMVО;

R19: если =PS и =PS и VT= NM, тогда VО=NSVО;

R20: если =PS и =ZR и VT= NM, тогда VО=NSVО;

R21: если =PS и =NS и VT= NM, тогда VО=NSVО;

R22: если =PM и =PS и VT= NM, тогда VО=NMVО;

R23: если =PM и =ZR и VT= NM, тогда VО=NMVО;

R24: если =PM и =NS и VT= NM, тогда VО=NMVО;

Правила Ri торможения:

R25: если =ZR и =ZR и VT= ZR, тогда VО=PSVО;

R26: если =ZR и =ZR и VT= ZR, тогда VО=PMVО;

R27: если =ZR и =ZR и VT= ZR, тогда VО=NSVО;

R28: если =ZR и =ZR и VT= ZR, тогда VО=NMVО;

R29: если =ZR и =ZR и VT= ZR, тогда VО=PMVО;

Для точки O4 определим следующую базу правил эвристического алгоритма управления оператором скоростью VO(t) крана при VT(t)=0:

R1: если =NS и =NS и VT=ZR, тогда VО=ZRVО;

R2: если =NS и =ZR и VT=ZR, тогда VО=NSVО;

R3: если =NS и =PS и VT=ZR, тогда VО=NSVО;

R4: если =ZR и =NS и VT=ZR, тогда VО=PSVО;

R5: если =ZR и =ZR и VT=ZR, тогда VО=ZRVО;

R6: если =ZR и =PS и VT=ZR, тогда VО=NSVО;

R7: если =PS и =NS и VT=ZR, тогда VО=PSVО;

На рис. 2.5 показано решение об изменении скорости крана для предотвращения раскачивания груза в точке O4. Решение, приведенное на рис 2.5, получено с помощью знаний экспертов наиболее компетентных в данной области. Основываясь на знаниях экспертов, были сформированы нечеткие множества для каждой ЛП, синтезированы модели “ситуация-действие”, наиболее полно и качественно отражающие требования к системе на различных этапах функционирования.

Рис. 2.5

3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

3.1 Структурная организация

В структуре программы можно выделить логические модули. Каждому модулю присущи свои задачи, методы и вызываемые функции. Структурная схема изображена на рис.3.1.

Рис. 3.1 - Структурная схема программы

Модуль входа в программу - это основной модуль, который при запуске программы создает графический интерфейс общения пользователя с программой.

Модуль создания проекта - этот модуль позволяет создавать новый проект, а так же может загружать ранее созданный проект для моделирования.

Модуль управления проектом - этот модуль позволяет создавать лингвистические переменные, производить отладку проекта, создавать блок правил и.т.д.

Модуль создания блока правил - этот модуль отвечает за создание правил, по которым будет осуществляться отладка проекта.

Модуль пошаговой отладки - этот модуль позволяет вносить изменения в созданный проект до тех пор, пока не будут получены требуемые показатели качества.

Модуль создания графического изображения - этот модуль позволяет создавать графики.

Модуль создания листинга для МК - этот модуль позволяет работать с кодом программы, написанной для микроконтроллера.

3.2 Алгоритм программы.

В начале работы на экран выводится главное окно программы. Потом пользователь выбирает одну из опций: открыть ранее созданный проект или создать новый проект. Затем, если была выбрана опция «создать новый проект», открывается новое окно, где можно создать лингвистические переменные, за которые отвечает «блок создания лингвистических переменных». После этого пользователь создает блок правил, по которому он может отладить проект.

Алгоритм работы программы изображен на блок-схеме (рис. 3.2.).

Рис. 3.2 Алгоритм работы программы

3.3 Описание интерфейса

Программа имеет простой интерфейс и легка в освоении. Графический интерфейс проектируется в среде разработки Visual Basic .Net компании
Microsoft. В данной системе можно быстро и качественно разрабатывать графические приложения, используя готовые компоненты.

Интерфейс программы разработан с учетом информативности получаемых пользователем данных. На рисунке 3.3 показано основное окно программы.

Рис. 3.3 - Основное окно программы.

3.4 Реализация

3.4.1 Модуль входа в программу.

При запуске программы вызывается функция «static void Main()». Эта функция инициализирует приложение путем вызова функции Application.EnableVisualStyles();. Далее запускается функция, которая составляет стиль программы путем вызова следующей функции Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false); . После нее запускается функция, которая создает диалоговое окно программы путем вызова функции Application.Run(new Form1()); и запускает приложение. В теле этой функции так же предусмотрена обработка исключений try - catch.

3.4.2 Модуль создания нового проекта.

При нажатия кнопки «создать новый проект» запускается функция CreateNewProject(); которая отвечает за создание нового проекта. При вызове этой функций запускается форма New_project, которая содержит соответствующие поля (название, количество лингвистических переменных, количество выходных переменных и.т.д. ) для создания нужного проекта.

Этот модуль так же отвечает за открытие проекта.

3.4.3 Модуль управления проектом.

Этот модуль является самым важным модулем. Этот модуль содержит необходимые функции, которые реагируют на различные события, например «создать лингвистическую переменную» или «создать блок правил» и.т.д. В этом классе содержатся следующие функции:

1. NewLingVariable() - эта функция запускает форму new_ling_variable, которая отвечает за создание лингвистической переменной. Эта форма содержит соответствующую ЛП информацию (диапазон, название и.т.д.)

2. DebugCurrProject() - эта функция запускает форму, которая содержит все входные и выходные переменные, являющиеся важными и нужными для отладки текущего проекта. Эта форма позволяет изменить состояние системы путем настройки параметров системы.

3. CreateRuleBase() - эта функция отвечает за создание блока правил. Пользователь может составить нужные правила для текущей системы.

4. CreateGraph() - эта функция отвечает за создание графического изображения с помощью блока правил и составленных переменных.

3.4.4 Модуль пошаговой отладки.

Модуль пошаговой отладки позволяет отладить проект на основе блока правил. Этот модуль передает модулю, который создает графическое избрание, нужные данные для построения 2-х или 3-х мерных выходных характеристик.

Таким образом реализуется данная программа.

4..ОПИСАНИЕ РАБОТЫ С ИНФОРМАЦИОННЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ

4.1 Запуск и выбор опций

При запуске программы, появляется основная форма программы (см. рис.4.1) Первым этапом работы с программой является выбор опции - New Project (Новый проект) или Open Project (Открыт проект).

Рис. 4.1. Основная форма программы

4.2 Новый проект

Если была выбрана опция New project (Новый проект), то открывается следующая форма Generate Project (см. рис. 4.2), которая позволяет ввести количество входных и выходных переменных. Эта форма так же позволяет ввести адрес для сохранения проекта.

Рис. 4.2. Форма для создания нового проекта.

4.3 Лингвистическая переменная.

После того как проект будет создан, открывается новая форма (см. рис.4.3), которая называется CreateLingVariable (Создать лингвистическую переменную). Эта форма отвечает за создание и настройку лингвистической переменной. В этой форме можно определить тип переменной (входная/выходная), а так же ее диапазон.

Рис. 4.3 Создание лингвистической переменной.

После того как мы создали и настроили лингвистическую переменную, открывается форма, которая содержит графическое изображение и диапазон переменной.

Рис. 4.4 Лингвистическая переменная Angle

Рис. 4.5 Лингвистическая переменная Distance

Графики функций принадлежности нечетких функций , описывающих значения лингвистической переменной Power изображены на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Лингвистическая переменная Power

4.4 Блок правил

После того как все переменные будут определены, нужно создать блок правил. В новой форме нужно ввести правила, необходимые для отладки проекта. Блок правил представлен на рис. 4.7

Рис. 4.7 Блок правил.

4.5 Зависимости входных и выходных величин

После выполнения указанных выше пунктов получаем проект, который готов к отладке. При нажатия кнопки «Debug» начинается отладка и появляется форма с графиком зависимости входных и выходных параметров ИС (см.рис.4.8)

Рис. 4.8.График зависимости входных и выходных величин.

5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

Целью данного проекта является создание системы управляющей подъемно-транспортным механизмом. Синтезируемая система имеет более высокие показатели качества, чем существующие аналоги, а именно она обладает более высокой степенью точности, экономичности и быстродействия. Так же проектируемая система управления подъемно-транспортным механизмом позволяет существенно обезопасить производство и труд рабочих, что в свою очередь непременно скажется на экономических показателях.

Данная разработка снизит затраты на обучение управляющего работой подъемно-транспортного механизма персонала без потери качества производственного процесса, безопасности и экономичности, что сыграет немаловажную роль в сложившихся современных условиях производства. Таким образом, работа является актуальной, потому что позволит существенно сократить затраты на производстве связанные с необходимостью осуществлять перенос различных грузов, обучение операторов подъемно-транспортных механизмов.

Покупка разрабатываемого проекта, его адаптация, сопровождение и эксплуатация обойдутся заказчику дешевле, чем эксплуатация обычного подъемно-транспортного механизма.

5.1. Стоимостная оценка разработки

5.1.1. Капитальные затраты

Капитальные затраты на этапе проектирования Кп рассчитываются по формуле:

Кп = Zп + Мп + Нп,

где Zп - заработная плата проектировщика задачи на всем этапе проектирования Тп (длительность времени проектирования в нашем случае фиксированная величина, она равняется 30 дням, включает в себя формальное решение поставленной перед разработчиком задачи и оформление пояснительной записки);

Мп - затраты за использование ЭВМ на этапе проектирования;

Нп - накладные расходы на этапе проектирования.

Одним из основных видов затрат на этапе проектирования является заработная плата проектировщика, которая рассчитывается по формуле:

Zп = zд ·Тп · (1 + ас /100) (1 + ап /100),

где zд - дневная заработная плата разработчика задачи на этапе проектирования;

ас - процент отчислений на социальное страхование (ас=26%);

ап - процент премий.

Расчет:

zд = 500 руб.;

ап = 15%;

Zп = 500 ·30 · (1 + 26 / 100) (1 + 15 / 100) =21735 (руб.)

Затраты, связанные с использованием ЭВМ Мп определяются по формуле:

М= Cм tм,

где Cм - стоимость 1 часа машинного времени;

tм - необходимое для решения задачи машинное время (час);

Общее время решения задачи 30·8=240 ч. Из них 160 ч. - непосредственно работа с вычислительной техникой. Т. о. tм=160 ч. Стоимость часа машинного времени Cм = 20 руб.;

Расчет:

Cм = 20 руб.;

tм = 160 ч;

М= 160 * 20 = 3200 руб.

Накладные расходы составляют 80% - 120% от заработной платы, т. е. Нп = 17388 руб.

Таким образом, итоговая сумма капитальных затрат на этапе проектирования составит:

Кп =21735+3200+17388=42323 (руб.)

5.1.2. Энергетические затраты.

Потребность в электрической энергии (кВт. ч.) за определенный период (год, месяц, день) можно определить по формуле:

где М - суммарная мощность действующих электроустановок (кВт.).

Fд - действительный фонд времени работы оборудования за период (ч).

Кз - коэффициент загрузки оборудования по времени.

Таким образом, расходы на электроэнергию за время проектирования и разработки определяется по формуле:

где: Ц - стоимость 1 квт.ч.;

6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ

В этом разделе рассмотрена проблема обеспечения безопасности проектировщика и эргономичности рабочего места. Детально описаны проблемы оценки напряженности труда разработчика, анализ условий труда разработчика и мероприятия по устранению вредных факторов, требования к видеодисплейным терминалам (ВДТ) и персональным требования к помещениям для эксплуатации ВДТ и ПЭВМ электронно-вычислительным машинам.

Оценивается напряженность труда разработчика. Это необходимо, для того чтобы знать условия, в которых велась разработка данной работы. После этого проводится анализ условий труда, и в зависимости от характера этих условий будут приведены мероприятия по устранению вредных факторов. И в конце будут приведены требования к видеодисплейным терминалам и помещениям, содержащие ВДТ.

6.1. Оценка напряженности труда разработчика

Труд и здоровье взаимосвязаны и взаимообусловлены. Особое внимание следует обратить на то, что за последние годы в сфере эмоций и умственной деятельности многочисленных работников различных профессий наблюдается значительная интенсификация. Работники часто не успевают адекватно и вовремя реагировать на всю производственную и семантически значимую информацию. Накапливается все больше неотреагированных эмоций и нереализованных задач производственного характера. В связи с этим адаптационно-компенсаторные механизмы, выработанные в процессе эволюции, с трудом справляются с повышенной производственной нагрузкой. Можно сказать, что темпы адаптации организма иногда отстают от темпов возрастания производственных требований. При этом под влиянием хронического воздействия производственных факторов перенапряжение центральной нервной системы может принимать устойчивый характер и тем самым провоцировать развитие «информационных» неврозов.

Необходимо создать оптимальные условия для деятельности центральной нервной системы. Нельзя полностью освободить работника от психоэмоционального напряжения (и вряд ли следует стремиться к этому). Но необходимо повысить устойчивость адаптационных механизмов организма к эмоциональным стрессорам и упорядочить деятельность работающих. При этом целесообразно, с одной стороны, правильно использовать резервы организма, с другой - обнаружить отклонения и недостатки этих механизмов, чтобы вовремя их устранить.

Необходимо оценить условия труда по факторам напряженности трудового процесса. Для обозначения класса условий труда используются следующие обозначения: оптимальные (класс 1.0); допустимые (класс 2.0); вредные с четырьмя степенями вредности: 1 (класс 3.1), 2 (класс 3.2), 3 (класс 3.3), 4 (класс 3.4) и опасные (экстремальные) условия труда (класс 4.0). Данный метод классификации позволяет при выставлении общей оценки учитывать комбинации и сочетания всех факторов производственной среды и трудового процесса. Такая система оценки позволяет прогнозировать риск развития профессиональных заболеваний или других нарушений здоровья.

Сведем результаты оценки напряженности трудового процесса разработчика в таблицу 6.1

Таблица 6.1 Оценка напряженности разработчика

№	Наименование фактора	Заключение	Оценка
Интеллектуальная нагрузка
1	Содержание работы	Эвристическая (творческая) деятельность, требующая решения сложных задач	3.2
2	Восприятие сигналов (информации) и их оценка	Восприятие информации и последующее ее сопоставление с заданием	3.1
3	Степень сложности задания	Обработка, проверка и контроль над выполнением задания	3.1
4	Характер выполняемой работы	Работа по установленному графику с возможностью его коррекции по ходу деятельности	2.0
Сенсорные нагрузки
5	Длительность сосредоточенного наблюдения (в % от времени смены)	От 51 до 75 %	3.1
6	Плотность звуковых, световых сигналов и сообщений в среднем за 1 час работы	До 1500	3.2
7	Размер объекта различения (при расстоянии от глаз работающего до объекта различения не более 0,5 м) в мм при длительности сосредоточенного наблюдения (% времени смены)	более 5 мм -60%	1.0
8	Работа с оптическими приборами (микроскопы, лупы и т. п.) при длительности сосредоточенного наблюдения (% времени смены)	Исключена	1.0
9	Наблюдение за экранами видеотерминалов (часов в смену): при буквенно-цифровом типе отображения информации и при графическом типе отображения информации	Менее 6 часов	3.2
10	Нагрузка на слуховой анализатор	Минимальна	1.0
11	Нагрузка на голосовой аппарат	Минимальна	1.0
12	Число производственных объектов одновременного наблюдения	До 8	2.0
Эмоциональные нагрузки
13	Степень ответственности. Значимость ошибки.	Несет ответственность за выполнение отдельных элементов задачи. Ошибка влечет за собой дополнительные усилия в работе со стороны работника	1.0
14	Степень риска для собственной жизни	-	1.0
15	Степень риска при обеспечении безопасности других лиц	-	1.0
Монотонность нагрузок
16	Продолжительность (в секундах) выполнения простых производственных заданий или повторяющихся операций	От 25 до 100	2.0
17	Число элементов (приемов), необходимых для реализации простого задания или в многократно повторяющихся операциях	9 - 6	2.0
18	Время активных действий (в % к продолжительности смены).	20 и более	1.0
19	Монотонность производственной обстановки (в % от времени смены)	менее 75	3.1
Режим работы
20	Фактическая продолжительность рабочего дня	В пределах 5-6 часов	1.0
21	Сменность работы	Односменная работа без ночной смены	1.0
22	Наличие регламентированных перерывов и их продолжительность	Перерывы регламентированы, достаточной продолжительности: 7 % и более от рабочего времени	1.0

Для определения оценки общей напряженности труда разработчика составим таблицу 6.2

Таблица 6.2

Оценка общей напряженности труда разработчика

Фактор (оценка)	Количество факторов
Фактор с оценкой 1.0	12
Фактор с оценкой 2.0	4
Фактор с оценкой 3.1	4
Фактор с оценкой 3.2	2

Согласно алгоритму общей оценки напряженности получаем общую оценку напряженности, равную 3.1, что соответствует вредным условиям труда, обусловленным превышением воздействия вредных факторов гигиенических норм. Такие условия вызывают, как правило, обратимые функциональные изменения и повышают риск развития профзаболеваний.

При анализе таблицы 6.2 рассмотрим факторы с оценкой 3.1 и 3.2 более детально:

- содержание работы (разработка алгоритмов функционирования программного обеспечения и протоколов взаимодействия компонент системы);

- восприятие сигналов (информации) и их оценка (при отладке программы обязательно отслеживание работы программы согласно разработанному алгоритму);

- степень сложности задания (необходимость разработки пакета программ с использованием разнообразных алгоритмов, сложность отладки программы в режиме реального времени работы аппаратуры, сопровождение пакета программ документацией);

- наблюдение за экранами видеотерминалов, количество часов за смену (кроме использования машинного времени для разработки системы, необходимо создание сопроводительной документации к программе, что так же производится с использованием прикладных программных пакетов).

- длительность сосредоточенного наблюдения в % от времени смены (необходимо сосредотачивать внимание в процессе работы, так как допущение даже малого процента ошибок заставляет применять длительную трассировку программ).

6.2. Анализ условий труда разработчика и мероприятия по устранению вредных факторов

Работа с вычислительной техникой по вредности относится к безопасным (риск смерти на человека в год составляет менее 0,001). Тяжесть труда у операторов вычислительной техники также минимальна, так как уровень психической нагрузки по этому роду деятельности предусматривает энергозатраты 2000...2400 ккал в сутки.

Работа за компьютером связана с нагрузками на различные системы организма оператора. Напряженность умственного труда при работе на компьютере связана с функциями центральной нервной системы, предъявляющей особые требования к памяти, мышлению, вниманию человека, а также связана с высокой ответственностью оператора за выполняемую работу. Если оператор слишком долго занят работой за компьютером, то у него появляется нервно-психическое напряжение, а в ряде случаев развивается состояние перенапряжения, которое рассматривается в качестве одной из причин развития невротических нарушений и возникновения сердечно-сосудистой патологии. Постоянное наблюдение за объектами на экране монитора приводит к напряжению органов зрения. Выделяют две причины возникновения этих напряжений: «техническая» и «режимная». Первая связана с особенностями экранного изображения: низкой контрастностью, частыми перепадами яркости и мерцанием экрана. «Режимная» причина обусловлена временем работы за компьютером, то есть длительностью наблюдения или продолжительностью фиксации. Астенопии (от греч. asthenзs - слабый + фps - глаз - слабость или быстрая утомляемость зрения; проявляется болью в глазах, головной болью и снижением остроты зрения) могут отмечаться через 40-45 минут после начала работы за компьютером. Более чем 4-х часовое пребывание у экрана компьютера может привести к кумуляции утомления, о чем свидетельствует нарушение ночного сна у пользователей, которые постоянно работают на компьютере более 4-х часов, по сравнению с лицами, не использующими компьютеров, или при стаже менее двух лет работы на ЭВМ.

Работа с вычислительной техникой связана с необходимостью длительно находиться в вынужденной рабочей позе, что ведет к различным формам заболеваний опорно-двигательного аппарата человека. Отсутствие физической нагрузки и неподвижность - явление не соответствующее естественному (физиологическому) состоянию человека. При этом не стимулируется деятельность внутренних органов, что ведет к застойным явлениям, неблагоприятно отражающимся на общем тонусе организма и психической деятельности. Мониторы являются источниками тепловыделений, которые являются причиной повышения температуры и снижения влажности воздуха на рабочем месте, вызывающих раздражение кожи.

Рассмотрев опасные факторы разработаем, по возможности, методы устранения их вредного влияния. Сразу оговоримся, что такие факторы как содержание работы, восприятие сигналов (информации) и их оценка, степень сложности задания, мы устранить не сможем, так как эти факторы являются неотъемлемой частью данной работы.

Воздействие остальных факторов можно ослабить, если разработать мероприятия по устранению их вредного влияния, которые будут одинаковы как для разработчика, так и для пользователя и которые сводятся к разработке рационального режима труда и отдыха, введением в рабочий график дополнительных перерывов для психологической разрядки и снижения утомляемости зрительного аппарата:

- при восьмичасовом рабочем дне и уровне нагрузки в 5 часов непосредственной работы с терминалами суммарное время регламентированных перерывов должно составлять 70 минут;

- через каждые 15-20 минут следует проводить гимнастику для глаз, через 30-40 минут - комплекс физических упражнений с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии (пониженная подвижность вследствие уменьшения силы движений) и гипокинезии (вынужденное уменьшение объема произвольных движений вследствие характера трудовой деятельности - малая подвижность);

- необходимо выдерживать оптимальное расстояние глаз до экрана монитора - 60-70 см;

- регламентированные перерывы следует устанавливать через 1,5-2,0 часа от начала рабочей смены и через 1,5-2,0 часа после обеденного перерыва продолжительностью 20 минут каждый или продолжительностью 15 минут через каждый час работы. Рекомендуется также самостоятельно корректировать длительности перерывов и отдыхов и применять индивидуальный подход в организации времени работы с ЭВМ;

- продолжительность непрерывной работы с видеодисплеями без регламентированного перерыва не должна превышать 2-х часов;

- использовать прямой контраст;

- использовать рассеянный свет;

- экран дисплея располагать ниже уровня глаз с наклоном.

Рассматривая данную работу с точки зрения экологичности можно отметить, что компьютеры являются потенциальными источниками электромагнитных излучений, включая рентгеновское (невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества; представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка 10-8 см), ультрафиолетовое (источниками УФИ может быть естественное и искусственное освещение), инфракрасное (источником инфракрасного освещения является любое нагретое тело) и ионизирующее (вид излучения, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков). Электромагнитные излучения воздействуют на сердечно-сосудистую систему и приводят к нарушению эндокринных и обменных процессов. Высокая или низкая температура воздуха также отрицательно сказывается на функциональном состоянии человека.

Страницы: 1, 2, 3