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...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Заблодский, Н.Н., Шинкаренко, В.Ф., Плюгин, В.Е., Мухаммад, Т.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2010
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електричні машини та апарати
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	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1434062025-02-23T17:08:15Z Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин Problems of procedural approach in electric machine designing Заблодский, Н.Н. Шинкаренко, В.Ф. Плюгин, В.Е. Мухаммад, Т. Електричні машини та апарати 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. 2010 Article 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 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Заблодский, Н.Н. Шинкаренко, В.Ф. Плюгин, В.Е. Мухаммад, Т. Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин Електротехніка і електромеханіка
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.
format	Article
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.
author_sort	Заблодский, Н.Н.
title	Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин
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
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Електричні машини та апарати
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.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT zablodskijnn problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT šinkarenkovf problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT plûginve problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT muhammadt problemyprocedurnogopodhodavproektirovaniiélektričeskihmašin AT zablodskijnn 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_	1849637607502249984
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.

Проблемы процедурного подхода в проектировании электрических машин

Репозитарії

Схожі ресурси