Файл: Судовые системы автоматического контроля (системный подход к проектированию)..pdf

I—

О т датчиков I сигнализаторов

Рис. 3.12.

Календарь

БЗУ

Рис. 3.13.

___ 4_____^ г т

У п

ЬО

оо

О т датчико в О т сигнализаторов

Рис. 3.15.

структур. Общим для всех структур САК является наличие шин первичных сигналов I, шин кодированных сигналов II и канала непрерывной сигнализации. Любая структура ПСИ первого уровня

Датчики

Рис. 3.16.

Рис. 3.17.

САК может быть приведена к виду, показанному на рис. 3.18. При

этом возможно разделение шин II на две самостоятельные группы:

шин чисел и шин команд. Блочно-иерархическая структура общего

вида для системы (см. рис. 3.4) представлена на рис. 3.19. Более

простая структура приведена на рис. 3.20.

Задача, которая решается при системном проектировании,^ со­ стоит в следующем: необходимо выбрать номенклатуру^ устройств, подключаемых к каждому из каналов, обладающую свойством пол­ ноты, минимальности и автономности, затем, выбрав макрострук­

туру САК и распределив обязанности между постами, определить состав каждого ПСИ (в заданной номенклатуре устройств), струк­

туры ПСИ и связи между ПСИ.

Основным требованием к номенклатуре устройств является ее

полнота. Это значит, что алгоритмические возможности номенкла­

сла различных типов номенклатур можно всегда выбрать номенкла­ туру с минимумом наименований, минимальной длиной ряда устройств, требующихся для решения стандартной задачи, миниму­ мов внешних связей на каждом из устройств и т. и. Наконец, жела­ тельно обеспечить автономность, т. е. каждое устройство должно

быть законченным функциональным оператором.

Рассмотрим основные принципы агрегатирования, существую­ щие в настоящее время. Один из них — последовательное вы­

ражение тенденции микроминиатюризации в целом — соединение

в основном устройстве множества логических устройств стандарт­ ного типа. Крайним выражением этого принципа является система одинаковых миниатюрных вычислительных устройств 2-го поко­

ления.

Другой принцип связан с так называемым функциональным

подходом [5]. Совокупность функций, выполняемых САК, записан­ ная одним из алгоритмических языков, анализируется при деком­

позиции на наличие общих для всей совокупности функций функ­

циональных операторов. Это множество функциональных операто­ ров и является базой для создания агрегатированной системы функ­

циональных узлов. В процессе декомпозиции функциональные узлы

130

мых САК, встает вопрос выбора метода фиксации системы функций,

доведенных до алгоритмического вида. Метод может быть либо

структурным, либо оперативным (программным). В первом случае модификация функций САК ведет к модификации всей структуры

системы, во втором — структура САК почти не меняется, но эффек­

тивность ее использования падает. Поэтому желательно при проекти­ ровании САК выбрать разумное сочетание обоих методов фиксации алгоритмов.

Простейший подход при декомпозиции функций — выделение

универсальных функциональных операторов, имеющих применение в большинстве САК, и проектирование на их основе агрегатированных узлов. Нестандартные функции считаются подлежащими опера­ тивной фиксации. Для этой цели в агрегатированной системе имеется определенный запас по быстродействию и объему памяти, поскольку истинные требования к этим параметрам на ранних стадиях проекта точно не определены.

Каковы требования к агрегатам, входящим в САК? Понятие

«агрегат» для сложных систем наиболее полно было сформулировано в работах Н. П. Бусленко [17, 18]. Для исследования любой слож­

ной системы необходимо иметь математический аппарат, позволяю­

щий формализовать процесс функционирования системы и построить ее математическую модель. Создавая такой аппарат, автор исходил из предположения о возможности разложения сложной системы на более простые подсистемы (декомпозиции) и наоборот, получения

сложной системы с требуемыми качествами из совокупности простых

узлов, обладающих свойствами полноты и минимальности. Это зна­

чит, что данный класс задач (измерения, управления или идентифи­

кации) может быть решен с помощью системы, собранной только из данного состава узлов, причем число их не может быть уменьшено без сужения класса решаемых задач. Формальный аппарат, приме­ няемый для работы с таким набором узлов, должен позволять про­ изводство эквивалентных преобразований структуры сложной си­ стемы, что в свою очередь упростит ее анализ и сделает возможным

переход от одной схемы к другой, обладающей более высокой эффек­

тивностью.

В работах [17, 18] предложена формальная модель агрегата,

представленного на рис. 3.21. Эта модель задается следующими

параметрами:

начальным значением вектора состояния агрегата х (х), т. е. той части агрегата, которая преобразуется |3 (х) в х (х);

132

—начальным значением вектора управления состоянием агре­

гата р (/);

—пространствами значений входного а (t), выходного ф (t)

иуправляющего g (t) векторов;

—преобразованием р (t) : -» х (/); t£ [О, Т}\

—преобразованиями [х (t)\ а (t) ] : —» [р (t); ф (t) ] и алгоритмом

преобразования G ~ G [g (/)l; t 6 [О, ТУ,

— вероятностными характеристиками a {t) и g (t) в простран­ стве значений.

Пусть некоторая сложная система расчленена на агрегаты.

Назовем ее A-системой (агрегатированной системой). Других эле-,

если выходные узлы одного агрегата связаны с входным узлом дру­ гого. При этом либо Аг управляет Ау, либо наоборот.

на которой однозначно определены порядок следования и входной и выходной агрегаты, m-фазная система есть комплекс, а любой

состоящая из п не связанных между собой комплексов.

строго иерархическая А-система (рис. 3.24) есть такая т-фазная система, каждая i-фаза которой есть п -канальная А-система. Строго иерархическая система — это комплекс.

Определим совокупность операций, позволяющих произвести анализ и синтез A-систем, преобразование их структур из одного

133