Файл: Лебедкин, В. Ф. Проектирование систем управления обогатительными производствами.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 0
Основными параметрами устройств передачи информации яв ляются их пропускная способность и разрядность. В автоматизи рованной системе управления обогатительной фабрикой главную роль играют средства передачи цифровой информации, пропускная способность которых должна обеспечить возможность передачи по тока информации.
Поток цифровой информации определяется формулой
л
н = 2 Qjh.
где п — число передаваемых величин; Qj — число разрядов в пе редаваемой величине; т;- — период передачи данных.
Если необходимо рассчитать поток цифровой информации от источника аналогового сигнала, то число разрядов определяется исходя из величины кванта цифрового преобразователя q и шкалы
изменения |
контролируемой величины, |
выраженной |
числом |
кван |
|||||||
тов |
Lf. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qj = |
|
logALjlq, |
|
|
|
|
|
|
|
где А — основание кода, в котором ведется |
передача. |
|
|
|
|||||||
|
Основные параметры вычислительных машин автоматизирован |
||||||||||
ной системы управления — разрядность, |
быстродействие |
и |
объем |
||||||||
запоминающих устройств. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Число двоичных разрядов машины г определяется |
формулой |
|||||||||
|
|
r=QjJr— |
|
log 2 |
— |
, |
|
|
|
|
|
где |
iV — общее число операций в алгоритме решения |
задачи. |
|||||||||
|
Оптимальное быстродействие |
вычислительной |
машины |
необхо |
|||||||
димо определять с учетом как зависимости стоимости |
машины от |
||||||||||
ее |
быстродействия, так и зависимости |
потерь эффективности |
опти |
||||||||
мального управления А/ от периода управления Т. |
|
|
|
|
|
||||||
|
Первая зависимость может |
быть построена на основании прей |
|||||||||
Тыс. руд' |
|
скурантов. |
Прейскурант для |
трех |
|||||||
|
моделей |
системы |
АСВТ |
следую |
|||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
щий: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м~ ». |
Стоимость. |
Быстродействие, |
||||||
|
|
|
Модель |
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
тыс. руб. |
тыс. |
операций/сек |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
M |
1000 |
|
36 |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
M |
2000 |
|
58 |
|
|
50 . |
|
|
|
|
|
M |
3000 |
|
110 |
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
Соответствующая |
|
зависимость |
|||||
|
|
|
показана на рис. IV.4. |
||||||||
|
w |
ВО 80 wo 120 m |
Рис. IV.4. Зависимость |
стоимости |
вычисли |
||||||
|
со, тыс. операций/сен |
|
тельной |
машины от ее |
быстродействия |
Ориентируясь на нормативный срок окупаемости |
капитальных |
||||
затрат 3 года |
можно |
выразить |
затраты в |
единицу |
времени S |
в функции быстродействия со. |
|
|
|
||
Зависимость |
потерь |
эффективности оптимального |
управления |
||
в функции быстродействия можно |
определить |
по формуле |
а / ~ і - І - л - £ - .
где k = 'k ... |
п — порядковый номер k-ro алгоритма управления; |
Nk — число |
операций; ось— коэффициент линейной зависимости ме |
жду периодом решения задачи и потерями критерия эффективно сти; Тѵи — время решения алгоритма; Tk — период решения алго ритма.
Оптимальное быстродействие должно обеспечить минимум суммы
В случае линейной зависимости 5 от со вида 5 (со) = a + ôco оп тимальное быстродействие определяется по формуле
k=\ |
R |
Требуемый объем оперативного запоминающего устройства не является четко определяемой величиной и зависит от принятого быстродействия. Нижняя оценка необходимого числа слов опера тивной памяти составляет
l/o=max Vh
где ѴІ — память, необходимая для г'-го алгоритма. Верхняя оценка
п
ѵ0= 2 ѵѵ
( = 1
Если часть программ и промежуточные переменные хранятся
во внешнем |
запоминающем устройстве, занимая объем слов, то |
оперативное |
запоминающее устройство должно быть рассчитано на |
|
л |
Полученные значения параметров средств передачи и обра ботки информации следует несколько увеличить, введя коэффици-
219
ент запаса. Конкретная величина этого коэффициента зависит от степени достоверности исходных данных и может принимать зна чения от 1,2 до 4.
Приведем оценку числа операций для некоторых задач 1 . В за дачах не учитывались операции, необходимые при реализации ал горитма для изменения команд, логические операции, операции ввода, вывода, обмена информацией с внешними запоминающими устройствами и др.
Оценки дали следующие результаты:
1. Решение системы линейных уравнений методом Гаусса с вы
бором главного |
элемента: |
|
|
|
|
||||
|
|
„ |
— |
п(п2—1) |
• |
|
|
|
|
|
умножении |
3 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сложении " |
п(п2 |
— 1) |
|
|
|
|
||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
||
|
|
п(п— |
1) . |
|
|
|
|
||
|
делении |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где п — число уравнений системы. |
|
|
|||||||
|
2. Обращение матрицы методом заполнения: |
|
|||||||
|
умножений |
пг(п—1); |
|
|
|
|
|||
|
сложений |
п2(п—1);, |
|
|
|
|
|||
|
делений /г2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
п — порядок матрицы. |
|
|
|
|
||||
|
3. Вычисление корней полинома методом Мюллера [213]: |
||||||||
|
умножений n (56/Î + |
265); |
|
|
|
||||
|
сложений п (28л +164); |
|
|
|
|
||||
|
делений 8п, |
|
|
|
|
|
|
|
|
где п — порядок полинома. |
|
|
|
|
|||||
|
4. |
Решение |
задачи |
линейного |
программирования |
симплекс-ме |
|||
тодом |
[253]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
умножений 2 т 2 |
(п — m + 1 ) ; |
|
|
|
||||
|
сложений 2 т 2 (п— |
т ) ; |
|
|
|
|
|||
|
делений 2т |
(п— |
1), |
|
|
|
|
|
|
где |
m — число |
ограничений задачи; п — число неизвестных. Число |
|||||||
итераций принималось равным |
2т. |
|
|||||||
|
5. |
Решение |
задачи |
линейного |
программирования |
модифициро |
|||
ванным симплекс-методом [253]: |
|
|
|||||||
|
умножений |
2m2 [an + (2 — |
а)т+1]; |
|
|||||
|
сложений 2m2 [an + ( 2 — a) m]; |
|
|
||||||
|
делений 2т (т — 1), |
|
|
|
|
где m — число ограничений задачи; п — число неизвестных; а — коэффициент заполненности симплексной таблицы.
1 Вычислительная техника для управления производственными процессами. М., «Энергия», 1971.
220
6. Решение блочной задачи линейного программирования мето дом разложения [76]:
умножений |
2{m-\-s) |
2 |
2m\{nk |
— mk-\-l) |
+ |
{m+s)X |
|||||||
|
|
|
|
|
ft = |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
X i 2 nk |
— m — s-\-\ |
|
|
|
|
|||||||
сложений |
2(m-\-s) |
2 |
2ml(nk |
— |
mk)Jr(m-}-s)X |
|
|||||||
|
|
|
|
|
.ft = |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xf 2 nk |
— m — s |
|
|
|
|
|
||||
делений 2(m-f-s) |
2 |
2mk{mk |
— l ) - f - m + s |
— 1 |
|
||||||||
|
|
|
|
г = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где s -^- количество блоков задачи; m^. и |
пь. — соответственно число |
||||||||||||
ограничений и число неизвестных k-ro |
блока; |
m — число ограниче |
|||||||||||
ний координатора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Решение |
задачи |
квадратичного |
программирования |
методом |
|||||||||
Вулфа [115]: |
2(т + п)2(6п |
+ т) ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
умножений |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
сложений 2(т + п)2(6п |
+ т) —3(т |
+ |
п)2; |
|
|
|
|
||||||
делений 6 (т + п) (т + п— |
1), |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где m — число |
ограничений задачи, |
включая |
ограничения |
на знак |
|||||||||
неизвестных; п — число |
неизвестных. |
|
|
|
|
|
|
||||||
8. Решение |
задачи |
квадратичного |
программирования |
методом |
|||||||||
Франка и Вулфа [115]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
умножений |
N(m + n) (т + |
п+\)2; |
|
|
|
|
|
|
|||||
сложений N(m + n) |
[т + |
п+1)2—1]; |
|
|
|
|
|
||||||
делений N(m + |
n—l)2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где N — число |
операций; |
m — число ограничений |
задачи, |
включая |
|||||||||
ограничения на знак |
неизвестных; |
п — число |
неизвестных. |
||||||||||
9. Решение избыточной системы методом наименьших квадра |
|||||||||||||
тов [142]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
умножений (-|--T-2)«3 |
+ |
( - ^ - + 5 ) / i 2 |
+ |
ßß; |
|
||||||||
сложений |
|
|
—h2) |
« 3 |
+ |
( - ^ — Ь4]/г 2 +2/гр; |
|
||||||
делений |
2«2 -j-3nß, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гп |
|
|
|
|
где ß — коэффициент |
избыточности, |
ß = — ; m — число уравнений; |
|||||||||||
п — число неизвестных. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
221
Т а б л и ц а IV. 1
Расчетные формулы количества операций для различных классов алгоритмов
|
|
|
Связность |
|
У д е л ь н а я |
|
|
|
|
Количество |
объемность |
||
|
|
|
|
|||
|
|
Основные п а р а м е т р ы |
(количество |
(количество |
||
|
|
|
||||
Класс алгоритмов |
Типичные задачи |
|
о п е р а ц и й |
о п е р а ц и й |
||
а л г о р и т м о в |
з а п о м и н а е м ы х |
|||||
|
|
(средних) |
на одно |
|||
|
|
|
слов) |
входное |
||
|
|
|
|
слово) |
||
|
|
|
|
|
Первичная обработка измерений
Первичная обработка статистических дан ных
Статистический анализ
Логическая обработка данных
Подсчет технико-эконо мических характерис тик
Регулирование, модели рование динамических систем
Оптимизация
Инженерные расчеты
t
Тарировка, масштабиро вание, декодирование
Сглаживание, фильтра ция, предсказание, расчет статистических характеристик
Регрессионный, диспер сионный анализ
Сортировка, поиск в мас сиве, упорядочение
Расчет показателей эф фективности, подсчет интегралов, сумм про изведений
Вычисление переходных процессов, решение дифференциальных уравнений
Линейное программиро вание, отыскание экс тремума сложной функции
Обращение матриц, ре шение систем алге браических уравнений
п— число наблюдений, m — размер тарировочной таблицы
п— число наблюдений, m — число точек корре
ляционной функции,
степень полинома
( л » / л )
я — число наблюдений, m — число факторов, чи
сло коэффициентов ( « > m )
п — объем |
массива |
m — число |
признаков |
( л > т ) |
|
п — число |
данных, |
m — число констант фор мулы
п— число ординат вход ного сигнала,
m — порядок уравнения ( n » m )
m — число переменных, п — число ограничений
га —размер матрицы, по рядок системы
п-f- m
п
пт
п
п+ m
п
п{т + п)
« 2
пт m
пт m
пт2 m
n\g2m — g 2 m — I g 2 п
— nlg2n
пт m
пт m
пЦт + п) |
n |
n