Файл: Судовые системы автоматического контроля (системный подход к проектированию)..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 154
Скачиваний: 0
Представим исследуемый процесс в виде
|
|
|
|
X (t) =■- X |
|
t —-т2_ |
+ |
хп •sin (cat -f- co0) + |
V(t), (4.3.11) |
||||||
где х — выборочное среднее; а х ^ |
|
|
характеризует линейный |
||||||||||||
тренд на периоде наблюдения |
Т = |
Nh\ хпsin |
(со/ + |
со0) — перио |
|||||||||||
дические составляющие |
исследуемого |
процесса; |
V (t) |
— центриро |
|||||||||||
ванная |
|
реализация |
х (/) |
с нулевым |
накло |
|
|
||||||||
ном. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прогноз будущих состояний основы |
|
|
|||||||||||||
вается на продолжении процесса (4.3.11) за |
|
|
|||||||||||||
пределом данного периода наблюдения. Сле |
|
|
|||||||||||||
довательно, |
считается, |
что х остается по |
|
|
|||||||||||
стоянной |
величиной, |
V (t) |
не меняет |
своих |
|
|
|||||||||
характеристик, частота колебательного трен |
|
|
|||||||||||||
да со |
и угол |
наклона линейного |
тренда а х |
|
|
||||||||||
также постоянны. Тогда за пределами пе |
|
|
|||||||||||||
риода |
наблюдения, |
на |
расстоянии |
/ |
шагов |
|
|
||||||||
от его |
конца, прогнозируемое значение слу |
|
|
||||||||||||
чайной |
|
величины |
будет |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
x [t = |
|
(N + /) h] = |
x + |
осг ( —2 |
\-l\h-\- |
|
|
||||||||
+ x nsin [CO (N + |
/) h + |
co0] |
+ |
sign ax(sx). |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.3.12) |
|
|
|
Предполагается, что при прогнозе |
процесса |
|
|
||||||||||||
с линейным падающим трендом проверяется |
|
|
|||||||||||||
достижение некоторого минимального значе |
|
|
|||||||||||||
ния х (t), а для |
процесса |
с возрастающим |
|
|
|||||||||||
трендом — достижение максимального значе |
|
|
|||||||||||||
ния. |
Точность прогноза |
при этом не может |
|
|
|||||||||||
превышать точности измерения х (t). |
|
|
|
||||||||||||
Опишем теперь алгоритм статистического |
|
|
|||||||||||||
прогноза, |
пригодный для |
реализации в САК. |
|
|
|||||||||||
Блок-схема этого алгоритма |
приведена |
|
|
||||||||||||
на рис. |
|
4.10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ЛСАс : ЯС1С2Рз|вС1С513С6С7С8С9/С. |
|
|
||||||||||||
Таким образом, для любого измеряемого |
|
|
|||||||||||||
параметра |
можно |
прогнозировать |
значение |
|
|
||||||||||
этого |
параметра на I тактов вперед. Вполне |
|
|
||||||||||||
очевидно, что такой прогноз в |
САК |
имеет |
|
|
|||||||||||
значение |
только тогда, когда время реализа |
|
|
||||||||||||
ции программы «С» меньше, чем глубина |
|
|
|||||||||||||
прогноза (lh). Поэтому прогноз обычно рас |
|
|
|||||||||||||
падается |
на несколько этапов и применяется |
|
|
||||||||||||
лишь |
для |
особо |
важных |
параметров или |
|
|
|||||||||
их функций. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.10. |
|||||
.167
Часто в судовых САК ограничиваются выполнением первых трех операторов и оканчивают вычислением г, а колебательный тренд обнаруживают, подсчитывая длины серий.
§ 4.4
ОСОБЕННОСТИ ОБЩЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СУДОВЫХ САК
В предыдущих параграфах были рассмотрены алгоритмы, отно
сящиеся к специальному математическому обеспечению судовой САК.
Применение таких алгоритмов в конкретных процессорах или
совокупности процессоров требует разработки системы общего мате матического обеспечения. Этому вопросу посвящено большое коли
чество работ [25, 50, 72, 88]. Специфика САК с иерархической струк
турой налагает определенные ограничения на общее математическое
обеспечение и способ его фиксации.
Рассмотрим структуру САК, приведенную на рис. 3.20. Для нее
на низшем уровне характерна безприоритетная первичная обработка
измерительной информации. При этом наиболее эффективна струк
турная фиксация соответствующей части алгоритма допускового
контроля. На втором уровне производится окончательная реализа ция алгоритмов допускового контроля с приоритетами. Расчет прио
ритетов, организация работы второй ступени при обработке инфор
мации от первой ступени и определение загрузки ведется программой-
диспетчером, размещенной в третьей ступени. Загрузка всех ступе
ней согласована (при нормальных режимах), и программа-диспетчер
следит лишь за правильным использованием агрегатов, входящих
в САК- В случае возникновения неисправности в одном из ПСИ про
грамма-диспетчер должна организовать новый путь для информации,
произвести оценку неисправности и выдать совет оператору. При
этом, очевидно, часть задач специального математического обеспе чения исключается из цикла обслуживания с тем, чтобы освободив
шийся резерв использовать для обслуживания заявок, ранее посту
пивших в аварийный ПСИ. Здесь возникает вопрос о возможности применения в судовых САК систем косвенной адресации. Для того,
чтобы отправить содержимое памяти БЗУ не по обычному направле
нию, а «в обход» поврежденного ПСИ, надо организовать канал, сооб щить о признаках массива, передаваемого из БЗУ, и требуемом вре мени передачи (для обеспечения работы в реальном масштабе вре мени). Кроме того, в новое место обработки информации следует пе реслать и алгоритм этой обработки. При этом необходимо решить, следует ли хранить полный алгоритм во всех ПСИ, в которые может
попасть информация из данного БЗУ, или пересылать алгоритм
из БЗУ, записанный на каком-либо языке, с тем, чтобы потом поль
зоваться соответствующим транслятором. В первом случае, как только
появится запрос на обслуживание недоступного в нормальном ре жиме БЗУ, работающий ПСИ может перейти на новый режим работы.
При этом имеются большие непроизводительные затраты памяти на
хранение непостоянно используемых подпрограмм. Во втором слу
168
чае необходимо затратить время на трансляцию программ. При этом на время трансляции тратится и часть оперативной памяти. Воз можны различные подходы к выбору одной из этих альтернатив. Сложность задачи возрастает с увеличением промежуточных постов и возможных путей передачи информации. Для судовых САК эффек тивней все-таки использовать предварительное планирование и вы
полнение некоторых технических мероприятий, к которым относятся:
—выявление и анализ типовых ситуаций обслуживания;
—формирование алгоритмов принятия решений для каждой
типовой ситуации или задание способа генерирования таких ал горитмов (их программных реализаций);
—создание набора стандартных алгоритмов (подпрограмм) и
определение частоты их применения путем анализа имитационной
модели САК и объекта контроля;
—выбор рациональной системы адресации;
—использование небольших блоков ассоциативной памяти для поиска пути передачи информации (система, аналогичная косвенной адресации);
—организация программы-диспетчера для всей САК в виде иерар хической структуры с подпрограммами-диспетчерами в качестве эле
ментов этой структуры.
Можно привести много примеров успешного проведения подобных
мероприятий [22, 64, 72, 87, 89], но, к сожалению, их осуществление эффективно только при анализе очень сложных задач. Для задач
контроля судовых технических средств с жесткой системой приори
тетов и большими' различиями в значимости эти методы слишком
громоздки и не дают экономного решения.
Рассмотрим некоторые подходы к планированию и разработке
вышеуказанных мероприятий.
Выявление и анализ типовых ситуаций обслуживания. Под типо выми будем понимать повторяющиеся ситуации, связанные с типовым применением как специального, так и общего математического обес печения. Анализ типовых ситуаций позволяет выявить состав общего
математического обеспечения и решить некоторые вопросы исполь
зования полной длины слова в вычислительной части. Одна из типо вых ситуаций, которая чаще всего возникает в САК, — выход од
ного или совокупности параметров за пороговое значение. В этом
случае меняется процедура обслуживания точки контроля, на ко торой возникла данная ситуация. Кроме того, требуется произвести анализ тенденции изменения данного параметра. Следовательно, в ма тематическое обеспечение должна входить стандартная программа
изменения процедуры обслуживания, работающая по сигналу от
сравнивающего устройства. При появлении такого сигнала-признака эта программа запоминает номер точки контроля, по которому вы
бирается требуемая частота опроса точки из ДЗУ, рассчитывается
новый период опроса между двумя эффективными точками и дается
разрешение на продолжение опроса. При этом в следующую ступень
иерархии САК выдается информация об изменении ситуации в дан ном ПСИ. Поскольку считается, что в САК могут возникнуть лишь
}6?
типовые ситуации, то такой сигнал воздействует и на программудиспетчер следующего уровня. В зависимости от номера ситуации, из памяти высшего уровня выбираются подпрограммы указаний низшим уровням для согласований их действий. Если требуется вме шательство оператора (вахтенной службы), то выбирается программа
обращения к оператору, содержащая исчерпывающую информацию
о возникшей ситуации и подготавливающая САК к приему инструк
ции от оператора.
Рассмотрим информацию, которая должна содержаться в слове
сообщения о возникновении типовой ситуации. Во-первых, в слове сообщения должен содержаться адрес точки, в которой произошло событие (адрес ПСИ, адрес объекта контроля и номер точки), во-
вторых, вектор состояния объекта контроля, на котором произошло событие, т. е. совокупность параметров, связанных причинно-след
ственными связями, которая дает полную картину причин возник
новения данного события. И наконец, в сообщение необходимо вклю
чить сведения о предыдущих замерах вектора состояния объекта
контроля, которые позволят провести в вычислительном устройстве
ПСИ, куда поступило сообщение, диагностику причин возникновения
данного события. С учетом сказанного, структура сообщения может
выглядеть следующим образом:
I:1. Заявка на обслуживание.
2.Тип ситуации.
II:Адрес точки. 1. Номер ПСИ.
2.Номер объекта.
3 Номер точки
III:Объем сообщения (описание массива).
1.Число точек на объекте контроля.
2.Число запомненных (до данного момента)
векторов состояния.
3. Отметка реального времени. IV: Сообщение (массив данных).
1.Признак начала массива. 2. Массив данных
3. Признак конца массива.
Все четыре компоненты сообщения появляются последовательно. Части компонент могут поступать как последовательно, так и па
раллельно, в зависимости от длины слова в САК. Тип ситуации мо
жет храниться в БЗУ в ячейке с условным адресом. Адрес форми руется при визникновении ситуации по сигналу от классификатора
событий, после чего в ПСИ другого уровня передается заявка на прием сообщения. После этого из ПСИ, в который подавалась заявка,
должно поступить разрешение на передачу сообщения.
Когда сообщение о возникновении типовой ситуации вместе с дан ными, относящимися к этой ситуации, поступит в ПСИ следующего уровня, в вычислительной части этого ПСИ, на основании всей ин
формации о состоянии объектов контроля, подключенных к данному
ПСИ, формируется реакция-приказ. Реакция-приказ есть также сооб щение, которое отправляется в ПСИ, подающий заявку. Сообщение
170