Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин
Рассмотрены вопросы проектирования электрических машин традиционным методом, характеризующимся процедурным подходом к организации проекта и альтернативного метода, основывающегося на концепции объектно-ориентированного проектирования. Доказаны преимущества объектно-ориентированного подхода при разби...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143406 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин / Н.Н. Заблодский, В.Ф. Шинкаренко, В.Е. Плюгин, Т. Мухаммад // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 6. — С. 25-27. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143406 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Заблодский, Н.Н. Шинкаренко, В.Ф. Плюгин, В.Е. Мухаммад, Т. 2018-11-01T18:45:53Z 2018-11-01T18:45:53Z 2010 Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин / Н.Н. Заблодский, В.Ф. Шинкаренко, В.Е. Плюгин, Т. Мухаммад // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 6. — С. 25-27. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143406 621.313 Рассмотрены вопросы проектирования электрических машин традиционным методом, характеризующимся процедурным подходом к организации проекта и альтернативного метода, основывающегося на концепции объектно-ориентированного проектирования. Доказаны преимущества объектно-ориентированного подхода при разбиении электрической машины на объекты, включающие в себя данные и функциональные модули. Розглянуті питання проектування електричних машин традиційним методом, що характеризується процедурним підходом до організації проекту і альтернативного методу, що ґрунтується на концепції об'єктно-орієнтованого проектування. Доведені переваги об'єктно-орієнтованого підходу при розбитті електричної машини на об'єкти, що включають в себе дані і функціональні модулі. Problems of electric machine designing with a traditional method, which is characterized by a procedure-oriented algorithm in project organization, and an alternative method, which is based on the object-oriented design conception, are considered. Advantages of the object-oriented method are proven under partition of an electric machine into objects that include data and functional modules. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні машини та апарати Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин Problems of procedural approach in electric machine designing Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин |
| spellingShingle |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин Заблодский, Н.Н. Шинкаренко, В.Ф. Плюгин, В.Е. Мухаммад, Т. Електричні машини та апарати |
| title_short |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин |
| title_full |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин |
| title_fullStr |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин |
| title_full_unstemmed |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин |
| title_sort |
проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин |
| author |
Заблодский, Н.Н. Шинкаренко, В.Ф. Плюгин, В.Е. Мухаммад, Т. |
| author_facet |
Заблодский, Н.Н. Шинкаренко, В.Ф. Плюгин, В.Е. Мухаммад, Т. |
| topic |
Електричні машини та апарати |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Електротехніка і електромеханіка |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Problems of procedural approach in electric machine designing |
| description |
Рассмотрены вопросы проектирования электрических машин традиционным методом, характеризующимся процедурным подходом к организации проекта и альтернативного метода, основывающегося на концепции объектно-ориентированного проектирования. Доказаны преимущества объектно-ориентированного подхода при разбиении электрической машины на объекты, включающие в себя данные и функциональные модули.
Розглянуті питання проектування електричних машин традиційним методом, що характеризується процедурним підходом до організації проекту і альтернативного методу, що ґрунтується на концепції об'єктно-орієнтованого проектування. Доведені переваги об'єктно-орієнтованого підходу при розбитті електричної машини на об'єкти, що включають в себе дані і функціональні модулі.
Problems of electric machine designing with a traditional method, which is characterized by a procedure-oriented algorithm in project organization, and an alternative method, which is based on the object-oriented design conception, are considered. Advantages of the object-oriented method are proven under partition of an electric machine into objects that include data and functional modules.
|
| issn |
2074-272X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143406 |
| citation_txt |
Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин / Н.Н. Заблодский, В.Ф. Шинкаренко, В.Е. Плюгин, Т. Мухаммад // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 6. — С. 25-27. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zablodskiinn problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT šinkarenkovf problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT plûginve problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT muhammadt problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT zablodskiinn problemsofproceduralapproachinelectricmachinedesigning AT šinkarenkovf problemsofproceduralapproachinelectricmachinedesigning AT plûginve problemsofproceduralapproachinelectricmachinedesigning AT muhammadt problemsofproceduralapproachinelectricmachinedesigning |
| first_indexed |
2025-11-24T02:38:00Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:38:00Z |
| _version_ |
1850838399528730624 |
| fulltext |
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №6 25
УДК 621.313
Н.Н. Заблодский, В.Ф. Шинкаренко, В.Е. Плюгин, Т. Мухаммад
ПРОБЛЕМЫ ПРОЦЕДУРНОГО ПОДХОДА
В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Розглянуті питання проектування електричних машин традиційним методом, що характеризується процедурним
підходом до організації проекту і альтернативного методу, що ґрунтується на концепції об'єктно-орієнтованого про-
ектування. Доведені переваги об'єктно-орієнтованого підходу при розбитті електричної машини на об'єкти, що
включають в себе дані і функціональні модулі.
Рассмотрены вопросы проектирования электрических машин традиционным методом, характеризующимся проце-
дурным подходом к организации проекта и альтернативного метода, основывающегося на концепции объектно-
ориентированного проектирования. Доказаны преимущества объектно-ориентированного подхода при разбиении
электрической машины на объекты, включающие в себя данные и функциональные модули.
Одной из особенностей живой природы является
ее способность порождать потомство, обладающее
характеристиками, сходными с характеристиками
предыдущего поколения. Природе потребовалось
миллиарды лет, чтобы достичь современных форм
жизни, и результат этих усилий передается каждому
представителю отдельного вида живых организмов.
Это результат наследования.
Если наследование приводит к таким результа-
там в природе, то почему оно не может быть полезно
в проектировании? Электрические машины можно
разбить на классы, соответствующие принципам
формирования конкретных видов машин из обобщен-
ных, обладающих универсальными для порожденных
классов характеристиками [1]. Наследование позволя-
ет, практически без ограничений, последовательно
строить и расширять созданные классы. Каждый раз,
когда из предыдущего класса производится после-
дующий, производный класс наследует какие-то или
все родительские качества, добавляя к ним новые.
Завершенный проект может включать десятки и сотни
классов, но все они могут быть произведены от счи-
танного количества базовых классов.
Порождая классы от базовых, можно эффективно
использовать алгоритмы базового класса для собст-
венных нужд. Концепция имеет параллель в живой
природе: ДНК можно рассматривать как базовый ма-
териал, из которого может быть создано любое суще-
ство. Каждый организм повторно использует ДНК для
воспроизведения своего собственного вида. В проек-
тировании повторное использование осуществляется
через наследование.
Применительно к электромеханическим структу-
рам, в качестве базового материала можно рассматри-
вать электромеханические хромосомы, представляю-
щие собой различные конфигурации электромагнит-
ных полей. Их дальнейшее развитие определяет, ка-
кой вид электрической машины будет создан [2-4].
Традиционное проектирование сопровождается
процедурным подходом к решению задач расчета
электрической машины. Зачастую, например, в курсо-
вом проектировании, расчеты разбиваются на после-
довательно выполняемые пункты с набором формул.
Проект, построенный на основе процедурного метода,
разделяется на функциональные модули, каждый из
которых в идеальном случае выполняет некоторую
законченную последовательность действий и имеет
явно выраженные связи с другими функциональными
модулями программы.
Можно развить идею разбиения проекта на
функциональные модули, объединив несколько функ-
циональных модулей в один блок (иногда блок пред-
ставляет отдельный проект). При этом сохраняется
процедурный принцип: проект делится на несколько
компонентов, каждый из которых представляет собой
набор инструкций.
Деление проекта на функциональные модули и
блоки является основой традиционного структурного
проектирования.
Однако, как бы эффективно ни применялся
структурный подход, он не позволяет в достаточной
степени упростить большие и сложные проекты. Су-
ществует две основные проблемы процедурного под-
хода. Первая заключается в неограниченности досту-
па функциональных модулей проекта к глобальным
данным. Вторая состоит в том, что разделение данных
и методов их обработки, являющееся основой струк-
турного подхода, неадекватно отражает картину ре-
ального мира [5].
Рассмотрим пример неконтролируемого доступа
данных на примере программы проектирования асин-
хронного двигателя с короткозамкнутым ротором. В
проекте выделим следующие функциональные модули:
1) выбор главных размеров;
2) определение числа зубцов Z1, числа витков W1
и сечения провода обмотки статора;
3) расчет размеров зубцовой зоны статора и воз-
душного зазора;
4) расчет ротора;
5) расчет намагничивающего тока;
6) параметры рабочего режима;
7) расчет потерь;
8) расчет рабочих характеристик;
9) расчет пусковых характеристик;
10) тепловой расчет.
В процедурной программе, написанной, к приме-
ру, на языке С++, существует два типа данных. Ло-
кальные данные находятся внутри функциональных
модулей и предназначены для использования исключи-
тельно этими функциональными модулями. Например,
в функциональном модуле п.6 "Параметры рабочего
режима" используются локальные данные коэффици-
ентов пазового, лобового и дифференциального рас-
сеяния. Локальные данные этого функционального
модуля недоступны никому, кроме самого модуля, и не
могут быть изменены другими модулями.
Если существует необходимость совместного
использования одних и тех же данных несколькими
функциями, то данные должны быть объявлены как
глобальные. Это, как правило, касается тех данных
26 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №6
проекта, которые являются наиболее важными. Лю-
бой функциональный модуль имеет доступ к глобаль-
ным данным. Схема, иллюстрирующая концепцию
локальных и глобальных данных, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Глобальные и локальные данные
Примером глобальных переменных могут слу-
жить мощности, частота вращения, токи, активные и
индуктивные сопротивления обмоток статора и рото-
ра, число зубцов и витков обмоток и т.д.
Большие программы обычно содержат множест-
во функциональных модулей и глобальных перемен-
ных. Проблема процедурного подхода заключается в
том, что число возможных связей между глобальными
переменными и функциональными модулями может
быть очень велико, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Процедурный подход
Большое число связей между функциями и дан-
ными, в свою очередь, также порождает несколько
проблем. Во-первых, усложняется структура про-
граммы. Во-вторых, в программу становится трудно
вносить изменения. Изменение структуры глобальных
данных может потребовать переписывания всех
функциональных модулей, работающих с этими дан-
ными. Например, если разработчик программы решит
записывать сопротивления в комплексной форме вида
Z = R + jX, то будет необходимо внести новый тип
данных, поддерживающий операции с комплексными
числами. Кроме того, токи также нужно будет запи-
сать в комплексной форме. Это означает, что во все
функциональные модули, оперирующие с сопротив-
лениями и токами, должны быть внесены изменения,
позволяющие обрабатывать данные в комплексной
форме. Можно привести аналогичный бытовой при-
мер, когда в супермаркете изменяется расположение
отделов, и покупателям приходится соответствующим
образом менять свой привычный путь от одного отде-
ла к другому.
Когда изменения вносятся в глобальные данные
больших программ, бывает непросто определить, ка-
кие функциональные модули необходимо скорректи-
ровать. Даже в том случае, когда это удается сделать,
из-за многочисленных связей между функциональ-
ными модулями и данными исправленные модули
начинают некорректно работать с другими глобаль-
ными данными. Таким образом, любое изменение
влечет за собой далеко идущие последствия.
Вторая, более важная проблема процедурного
подхода заключается в том, что отделение данных от
расчета в функциональных модулях оказывается ма-
лопригодным для отображения картин реального ми-
ра. В реальном мире нам приходится иметь дело с
физическими объектами, такими, например, как люди
и электрические машины. Этот объект нельзя отнести
ни к данным, ни к функциональным методам, по-
скольку реальные вещи представляют совокупность
свойств и поведения.
Примерами свойств (характеристик) для людей
могут являться цвет глаз или место работы; для элек-
трических машин – мощность двигателя и количество
зубцов статора. Таким образом, свойства объектов
равносильны данным в программах: они имеют опре-
деленное значение, например, голубой для цвета глаз
или 36 для числа зубцов статора.
Поведение – это некоторая реакция объекта в от-
вет на внешнее воздействие. Например, человек на
просьбу о помощи может дать ответ "да" или "нет".
Если ввести активное сопротивление в цепь ротора
асинхронного двигателя с фазным ротором, то про-
изойдет увеличение критического скольжения и, как
следствие, торможение двигателя. Ответ и торможение
являются примерами поведения. Поведение сходно с
функциональными модулями: функциональный мо-
дуль вызывается, чтобы совершить какое-либо дейст-
вие (например, рассчитать величину пускового тока), и
функциональный модуль совершает это действие.
Таким образом, ни отдельно взятые данные, ни
отдельно взятые функции не способны адекватно ото-
бразить объекты реального мира.
Основополагающей идеей объектно-
ориентированного подхода является объединение
данных и действий, производимых над этими данны-
ми, в единое целое, которое называется объектом.
Функции объекта, или функциональные модули,
предназначены для доступа к данным объекта. Если
необходимо получить какие-либо данные объекта,
нужно вызвать соответствующий метод, который вы-
полнит считывание и возвратит требуемое значение.
Прямой доступ к данным извне невозможен. Данные
объекта скрыты от внешнего воздействия, что защи-
щает их от случайного изменения.
Говоря в терминах языка программирования
С++, данные и методы объекта инкапсулированы.
Если необходимо изменить данные объекта, то,
очевидно, это действие также будет возложено на ме-
тоды объекта. Никакие другие функции не могут изме-
нять данные объекта. Такой подход облегчает написа-
ние, редактирование и использование проекта. При
этом, типичный проект состоит из совокупности объ-
ектов, взаимодействующих между собой посредством
вызова методов друг друга. Структурная схема объект-
но-ориентированного проекта представлена на рис. 3.
При подходе к решению задачи с помощью объ-
ектно-ориентированного метода, вместо проблемы
разбиения задачи на функции, ставится вопрос раз-
биения этой задачи на объекты. Мышление в терми-
нах объектов оказывается более простым и нагляд-
ным, чем в терминах функций, поскольку программ-
ные объекты схожи с объектами реального мира.
Приведем пример таких объектов:
Физические объекты – статор, ротор, обмотка,
электродвигатель.
Параметрические объекты – комплексные чис-
ла, массивы, время.
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №6 27
Графические объекты – линии, прямоугольни-
ки, круги.
Рис 3. Объектно-ориентированный подход
Соответствие между программными и реальны-
ми объектами является следствием объединения дан-
ных и функций. Ни одна программная модель, соз-
данная на основе процедурного подхода, не способна
отразить существующие вещи столь точно, как это
удается сделать с помощью объектов.
Когда идет речь об объектах, то имеется в виду,
что они являются экземплярами классов. Это означа-
ет, что класс является своего рода формой, опреде-
ляющей, какие данные и функции будут включены в
объект класса. При формировании класса не создают-
ся никакие объекты этого класса, по аналогии с тем,
что существование электрической машины на черте-
же еще не означает наличие изготовленной по ним
машины. Таким образом, класс является описанием
совокупности сходных между собой объектов. На-
пример, синхронные генераторы и асинхронные дви-
гатели относятся к классу машин переменного тока.
Не существует конкретной машины, в которой вместо
серийного номера было бы написано "машина пере-
менного тока", однако машины со своими уникаль-
ными серийными номерами являются объектами это-
го класса, если они обладают определенным набором
характеристик. Поэтому объект класса и называется
экземпляром класса. В проектировании объекты, об-
ладающими всеми признаками своих классов, созда-
ются при выполнении расчетной программы, когда
под них физически выделяется память.
Объектно-ориентированное проектирование ни-
как не связано с процессом выполнения проекта и рас-
четами, а является лишь способом его организации.
Разработанные классы могут повторно использо-
ваться в других проектах, реализуя концепцию по-
вторного использования. Проектант может взять су-
ществующий класс, и, ничего не изменяя, внести в
него свои элементы. Все производные классы унасле-
дуют эти изменения, и в то же время каждый из про-
изводных классов можно модифицировать отдельно.
Легкость повторного использования является
важным достоинством объектно-ориентированного
проектирования.
ВЫВОДЫ
1) Традиционное структурное проектирование с
процедурным подходом сопровождается двумя ос-
новными проблемами:
а) увеличение, с ростом сложности проекта, чис-
ла связей между глобальными данными и расчетными
функциональными модулями;
б) отделение данных от функциональных моду-
лей непригодно для отображения объектов реального
мира, обладающих свойствами и поведением.
2) Наличие проблем процедурного подхода за-
трудняет изменение и сопровождение проекта, делает
неосуществимой концепцию наследования.
3) Совмещение данных и функциональных мо-
дулей в одном объекте адекватно отображает свойст-
ва и поведение объектов реального мира.
4) Решением проблем процедурного проектиро-
вания является переход к объектно-
ориентированному проектированию, являющемуся
основой наследования, полиморфизма и повторного
использования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Заблодский Н.Н., Шинкаренко В.Ф., Плюгин В.Е.,
Гринь Г.М. Объектно-ориентированное проектирование
электротепломеханических преобразователей // Техн. елек-
тродинаміка. – К.: Ін-т електродинаміки НАН України. –
Ч.3. – 2008. – С. 106-112.
2. N.N. Zablodsky, V.E. Plyugin etc. Object oriented designing
of electro-thermo-mechanical converters with optimum thermo-
dynamic structure // A Dunajvarosi Foiskola Kozlemeyei, №
XXIX/1. – 2007. – P. 193-200.
3. Шинкаренко В.Ф. Основи теорії еволюції електромеха-
нічних систем. – К.: Наукова думка, 2002. – 288 с.
4. V.F. Shinkarenko, N.N. Zablodsky, V.E. Plyugin, G.M. Grin.
The macro-genetic analysis and systematization of specific variety
of electro-thermo-mechanical converters of energy //A Dunajvarosi
Foiskola Kozlemeyei, № XXIX/1. – 2007. – P. 185-192.
5. Р. Лафоре. Объектно-ориентированное программирова-
ние в С++. – СПб. – 2004. – 923с.
Поступила 17.09.2010
Шинкаренко Василий Федорович, д.т.н., проф.
Национальный технический университет Украины
"Киевский политехнический институт"
кафедра электромеханики
03056, Киев, пр. Перемоги, 37
e-mail: svf46@voliacable.com
Заблодский Николай Николаевич, д.т.н., проф.
Плюгин Владислав Евгеньевич, к.т.н., доц.
Донбасский государственный технический университет
кафедра "Электрические машины и аппараты"
94204, Алчевск, пр. Ленина, 16
тел. (06442) 2-68-87, e-mail: rector@dgmi.al.lg.ua
тел. (06442) 3-82-66, e-mail: vlad.plyugin@ukr.net
Мухаммад Тарик, к.фил.н.,
COMSATS институт информации и технологии
Пакистан, Юниверсити-роуд, Тоб Кемп,
Абботтабад, К. Пyxтyн Хва
Департамент экологии
e-mail: tariqjalal61@hotmail.com
N.N. Zablodsky, V.F. Shinkarenko, V.E. Plyugin, Muhammad T.
Problems of procedural approach in electric machine
designing.
Problems of electric machine designing with a traditional
method, which is characterized by a procedure-oriented algo-
rithm in project organization, and an alternative method, which
is based on the object-oriented design conception, are consid-
ered. Advantages of the object-oriented method are proven un-
der partition of an electric machine into objects that include data
and functional modules.
Key words – object-oriented, designing, electric machine,
class, object, functional module, inheritance, structure.
|