Файл: Судовые системы автоматического контроля (системный подход к проектированию)..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 149
Скачиваний: 0
Как уже было показано, под связностью оператора S a понимаем
максимальное число данных, которое необходимо |
запомнить при |
||
его выполнении. |
Для нециклического оператора |
связность равна |
|
сумме выходных |
и промежуточных |
данных. |
|
Связность первого оператора |
определяется количеством вход |
||
ных параметров, констант и коэффициентов, необходимых для
проведения вычислений по данному алгоритму.
Связность последнего оператора S r определяется количеством
выходных параметров алгоритма контроля. Связность /-го опера тора определяется максимальным числом данных, которые необ
ходимо хранить в ЗУ САК при реализации данного алгоритма, т. е.
Sj = шах (Sh . ..; Sji+k). |
(4.5.10) |
Связность алгоритма контроля является случайной величиной
иопределяется выражением
пт
SA= |
Е |
PtSa , + |
Е |
P/Saj + |
-f S„ |
(4.5.11) |
|
t—1 |
|
/= 1 |
|
|
|
где S A j— связность |
логических |
условий, |
входящих |
в алгоритм |
||
контроля. |
|
|
|
|
|
|
Вероятностный характер связности определяется не только |
||||||
случайным выбором |
разветвлений алгоритма при реализации, но |
|||||
и случайной величиной связности циклических операторов с неопре деленным количеством циклов, если они имеются в алгоритме кон троля.
Методика определения связности алгоритмов контроля иллю
стрируется на примере алгоритма циклического опроса и сравнения
показаний датчиков с уставками под названием «Цикл». Анализ блок-схем алгоритма «Цикл» показывает, что при реализации алго ритма первой системой контроля предусматривается вторичное использование массива ячеек (а !-, . . .; а,-, . . .; ап) ЗУ для записи результатов сравнения показаний датчиков с уставками.
Реализация же данного алгоритма второй системой контроля предусматривает использование массива ячеек (ах; . . .; а(; . . .; аге), в которой записана информация от датчиков, для вычисления тех
нико-экономических показателей. Результаты сравнения показаний
датчиков с уставками записываются в другой массив ячеек (6 г; . . .; bj, . . ., Ьщ).
Таким образом, связность алгоритма «Цикл» будет различной. Для случая реализации алгоритма в системе допускового контроля
она будет больше.
Следует отметить, что объем входной информации алгоритма
«Цикл» в обоих случаях будет один и тот же, трудоемкость алго ритма также одинакова. Следовательно, будут одинаковыми и объем
памяти для входной информации, и объем памяти, необходимый
для реализации данного алгоритма контроля. Однако во второй
системе используется дополнительный объем памяти для хранения результатов сравнения,
1? Заказ 797 |
177 |
Связность алгоритма «Цикл» первого варианта определяется из
выражения
|
|
|
|
•^аI = |
|
+ |
1. ai- |
|
(4.5.12) |
|
|
|
|
|
|
|
i— 1 |
|
|
Связность алгоритма «Цикл» второго варианта определится |
|||||||||
соответственно |
как |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
п |
т |
|
|
|
|
|
‘-’а11= $ 0 + |
|
]L a i + ILl |
|
(4.5.13) |
||
|
|
|
|
|
i= 1 |
i—\ |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
21 at = |
t i |
bit |
|
|
|
|
|
|
|
/=1 |
|
i= |
1 |
|
|
n |
m |
|
|
|
|
|
|
|
at и bt coot- |
где V, «,■ |
и 2 |
bt — объемы памяти для массивов |
ячеек |
||||||
i—1 |
i=l |
|
|
|
|
|
|
|
|
ветственно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Качество |
алгоритма |
контроля |
|
определяется |
затратами времени |
||||
и объемом |
аппаратуры, |
который |
|
необходим для его |
выполнения. |
||||
На первоначальной стадии проектирования учет всех факторов,
влияющих на качество, может привести к тому, что вычисление
критериев оптимальности окажется сложнее экспериментальной
отработки алгоритма. Поэтому целесообразно сначала использовать
приближенную оценку алгоритма по его основным характеристикам:
трудоемкости и связности. Для сравнения качества эквивалентных
алгоритмов достаточной характеристикой является их объемность, которая характеризует аппаратурные затраты
A = QaS a. |
(4.5.14) |
Определим, например, объемность двух эквивалентных (по сов
падению результатов |
при тех |
же исходных данных) |
алгоритмов: |
|
у — х3 — ху2 |
(4.5.15) |
|
и |
|
|
|
z = |
х {х + |
у) (х — у). |
(4.5.16) |
Трудоемкость и связность этих алгоритмов в реализации их на
УВМ УМ1—НХ определяется из выражений:
' АЦ -у + |
N3a~ |
|
.М |
ЛИ |
+ |
iVПЧ 4 |
|||
-*+ |
1 |
|
с+ |
|
= 4-?“ |
| 1 |
о 130 J_ 1 130 |
14 ч |
с |
1 |
(л с 1 7| |
130 |
+ 1 130 + |
1 130 + 1 Тзо = |
I3 >3 > |
S a n = |
1 ; |
(4 .5 .1 /I |
178
|
|
|
|
|
|
|
|
*Nv Q1 |
С |
Nn 1T14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
||
9 |
300 |
x |
, |
, |
.1 5 0 |
, . |
130 |
130 |
8 .7 . |
5 . „ = 1 . |
(4 .5 .1 8 ) |
|
z |
130 |
1 |
1 |
‘ |
1 130 |
1 |
130 |
130 |
||||
|
|
|
Соответственно объемность алгоритмов определится из выра
жений:
A I = Q a i - S a I = 2 6 ,6 ; |
(4 .5 .1 9 ) |
А и = Q a i r 5 a п — 8 ,7 . |
(4 .5 .2 0 ) |
Как видим, для реализации второго алгоритма требуется меньший
объем аппаратуры.
Цикличность алгоритма. Под цикличностью алгоритма следует
понимать величину
R a = |
% - , |
(4 .5 .2 1 ) |
где Qа — средняя трудоемкость |
алгоритма; |
Qa — среднее по всем |
разветвлениям алгоритма количество стандартных операций, опре деленных в предположении, что все циклы реализуются только один раз.
Чем больше R a при одинаковых значениях Qa, тем меньший
объем ЗУ потребуется для хранения команд программы реализации
алгоритма контроля в САК с программной реализацией алгоритма. Проиллюстрируем оценку цикличности алгоритма на примере
алгоритма проверки равномерности нагрузки судового дизеля по
цилиндрам:
Qa= N+ + N _ ± - \ - Nx lf- + N,^- +
_г N л -г~ + |
N3n~ |
-f /7об ~ |
+ |
Л/нчу1 = 29,15; |
(4.5.22) |
l+ |
l+ |
l+ |
|
1+ |
|
Qa= N ++ N_±- + N x -^- + N,^- + |
|
||||
+ ^ - ^ + ^ ■ ^ - + ^ „ , • ^ = 1 9 , 4 ; |
(4 .5 .2 3 ) |
||||
|
R a — ~ = f ~ = |
^ |
1, 5 ‘ |
(4 -5 .2 4 ) |
|
|
V a |
’ |
|
|
|
Знание основных характеристик алгоритма контроля позволяет на начальной стадии алгоритмизации оценить сложность его реали
зации, когда неясно, какие конкретно алгоритмы будут использованы,
а известен лишь характер и размерность основных задач, решаемых системой контроля.
12* |
179 |
Если алгоритм контроля известен, то его основные характе ристики подсчитываются с учетом блок-схемы алгоритма по форму
лам, описывающим вычисления в отдельных операторах-блоках.
ГЛ А В А
АГРЕГАТИРОВАННЫЕ СРЕДСТВА СУДОВЫХ САК
Современные судовые САК существенно различаются как по числу контролируемых параметров, так и по объему выполняемых ими функций. Количество контролируемых параметров на судах различных типов колеблется от 10ч-15 до 1000ч-2000. Различие
требований к САК приводит к созданию для каждого проекта судна
специализированных систем, обладающих малой модернизационной
способностью, что влечет за собой увеличение сроков и стоимости
проектирования. Это привело к появлению новых принципов по строения систем. Один из них состоит в использовании при проекти
ровании САК набора агрегатированных средств, представляющих
собой конструктивно и функционально законченные блоки, согласо
ванные по алгоритмам функционирования, управлению, метрологии,
контролю, резервированию, питанию и конструкции. Создание набора
агрегатированных средств позволяет значительно снизить стоимость
САК за счет высокой серийности производства входящих в набор
устройств.
Вместе с тем, использование агрегатированных средств приводит
к значительному росту численности дискретных элементов, объем которых по сравнению со специализированными САК увеличивается на 25— 30%. Поэтому реализация принципа агрегатирования воз можна лишь при широком использовании новой элементной базы, в частности, интегральных микросхем (ИМС).
§ 5.1
АГРЕГАТИРОВАНИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ
Появление новой элементной базы способствует улучшению таких показателей судовых САК как надежность, плотность компоновки элементов, степень использования нормализованных и унифициро
ванных узлов и конструкций, сроки и стоимость проектирования
и т, п. и, следовательно, повышению эффективности аппаратуры.
Но при этом возникают другие проблемы, связанные с более полным
использованием конструктивных объемов, а также с понижением
уровня применяемых сигналов. Во-первых, эффективности исполь зования объема невозможно достичь только заменой обычных на весных элементов ИМС. Плотность компоновки элементов требует
180