Построение схемы соединения операционных блоков

Разложив исходную систему уравнений в систему базовых операторов, переходят к построению функциональной схемы соединения операционных блоков, которая визуально отображает и должна отображать структуру вычислительной модели.

Элементами функциональных схем (и схем алгоритмов) являются стандартизованные графические изображения операторов, линий передачи функционально значимых сигналов, элементов ввода-вывода сигналов и пр. Для элементов схемы и сигнальных цепей существует также определенная система обозначений. Обобщенное изображение операционных блоков, применяемых в схемах вычислительных моделей гибридных машин, приведено на рисунке 35.

Рисунок 35

f -  наименование функции ( *S,  d/dt  , ... ) ;   - признак усиления и

k{, M, ,  } - его общая по всем входам величина.

Функциональные схемы рекомендуется разворачивать на чертежах или рисунках так, чтобы входные цепи сигналов изображаемой структуры находились слева, а выходные - справа. Петли обратных передач и связей между операторами желательно помещать на одной странице рисунка или чертежа и при слабой насыщенности рисунка не пользоваться изобразительными элементами внутри страничных разрывов. Такое структурирование обеспечит наглядность взаимодействия между операционными блоками и уменьшит вероятность внесения ошибки в систему связи операционных блоков при наборе вычислительной модели на машине.

В качестве меток для однотипных входных сигналов линейных операционных блоков желательно использовать имя настраиваемого параметра блока с двойной индексацией: номер блока, номер входа, отсчитываемый сверху, например,   

Для функциональных блоков с аналоговыми и цифровыми (дискретными) входами, не имеющих настраиваемого параметра, необходимо давать имя функционально значимого сигнала с пометкой вида представления сигнала - аналоговый сигнал () или дискретный сигнал (#). В поле метки для управляющих сигналов помещают их рекомендуемое стандартом обозначение или свое, если рекомендуемое отсутствует.

Черт.1, лист 1

Рисунок 36

Если среди функциональных операционных блоков имеются операционные блоки с настраиваемой операцией, то в поле чертежа для идентификатора математической операции необходимо привести соответствующее функциональное выражение.

Обозначения предварительных состояний и имена реальных и машинных переменных приводятся на схемах рядом с вводом или выводом соответствующего операционного блока

На рисунке 36 показан пример оформления одного листа чертежа функциональной схемы с использованием меток дополнительных полей и имен сигналов.

Числовые обозначения для входных и выходных линий данного листа в виде  i(j) представляют: i - порядковый номер соединительной линии и продолжение этой линии на чертежном листе с номером j.

Методику разложения уравнений на систему базовых операторов и построение схемы соединения блоков покажем на ряде примеров.

Первый пример дает некоторое представление о возможном виде степенного одночлена, его разложении на базовые операторы и схеме соединения операционных блоков по ним (рисунок 37):

Рисунок 37

На рисунке 37 переменные  и z3 являются функциями времени (независимой переменной) и способ их генерирования описан ниже. Операции и конструктивные параметры (q1, q2, ...) нелинейных блоков одного и двух аргументов с номерами X1, X4, ... , X8 и настраиваемые параметры линейных блоков описаны в фактических параметрах операторов: Fxy(f1), Fxy(f2), Fx(f3), SUM2(b,a), ... Имена исходных и промежуточных реальных переменных привязаны соответственно ко входным соединительным линиям и выходам операционных блоков.

Второй пример (рисунок 38) показывает применение сумматоров с ограниченным числом входов для суммирования многих переменных:

Третий пример демонстри-рует метод понижения порядка производной путем многократ-ного интегрирования старшей производной переменной состоя-ния исходного уравнения:

Показанные на интеграторах входы с меткой R могут использоваться для сброса интеграторов в исходное состояние, то есть к значениям напряжений, пропорциональных начальным условиям.