русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Проектирование систем технической диагностики

При проектировании систем технической диагностики выполняется следующих этапов:

  1. 1.1 Научно исследовательская разработка, которая состоит из этапов: обзор литературы, обобщение данных.
    1. Теоретическая разработка проблемы. Методология испытания. Разработка математической модели.
    2. Заключительный этап. Разработка задания на опытно-конструктивной разработки.
  2. Опытно-конструктивная разработка. Содержит:
    2.1 Технические предложения.
    2.2 Эскизный проект.
    2.3 Рабочий документ опытного образца
  3. Серийное производство.

Если не рассматриваются новые теоретические идеи, то первый этап может не выполняться или выполняться в неполном объеме.

 

Подготовка к серийному производству

При подготовке к серийному производству разрабатывается не только конструкторская, но и техническая документация. На всех этапов разработки технического изделия. Предполагается диагностика отдельных узлов и /или изделие в целом, а также испытание изделия в целом. При этом синтезируется критерий, которая должна удовлетворять критерию и строится модель критерия.
Способы моделирования различны.

Одним из способов моделирования, которое используется – это имитационное моделирование.

 

Имитационное моделирование

Задание: необходимо спроектировать компьютерную диагностическую систему. Объектом диагностики является технический объект, с которого снимается N показателей.

Пример: паровой котел и необходимо им управлять. Показатели: давление, температура и есть система, которая поддерживает эти параметры.

Так как эти N показатели являются исходными сигналами для системы управления этими объектами. То реакция системы на управления этих сигналов выглядит следующим образом:

1. Зона нечувствительности
2. Зона управления
3. Зона аварийной остановке
4. Авария системы

Рис 1 - Структурная схема диагностической системы

В регистре формируется телеметрический кадр. Коммутатор последовательно опрашивает датчики.  Кадр может содержать как одно показание с одного датчика. А может содержать сразу все значения с каждого датчика. Данные попадают в канал связи 1, в котором могут происходит ошибки. Мажоритарное управление разрешает следующему кадру, когда ошибка либо обнаружена, либо исправлена. При мажоритарном управлении может принимать следующие решения:

  1. Повторно передать этот кадр.
  2. Дать команду на передачу нового кадра.

Безошибочные кадр сбрасывается в буфер1. Вычислительный модуль в свободный цикл читает данные из буфера1 и в случае необходимости формирует управляющий кадр.

Если в телеметрическом кадре были все параметры. Тогда формируется управляющий кадр также с данными для каждого из параметров. При этом 0 - означает отсутствие управления, а 1 – необходимо управление, 2 – необходимо аварийное отключение. В управляющем кадре должна быть величина управляющего воздействия.

Если телеметрический кадр содержит данные об одном показателе, тогда кадр формируется в случае необходимости управляющего воздействия. При этом должен быть адрес, того датчика, с которого получили параметр. Если кадр содержим аварийное управляющее воздействие, тогда он минует буфер.

Считаются, что сигналы случайные.

Имитационная модель – это программа, которая в масштабе модельного времени имитирует работу системе, происходящей в реальной системе.

Расчеты ведутся в масштабе машинного времени. Модель является событийной, то есть в модели генерируются события и рассчитывается реакция на каждое событие. В основном модель описывается взаимодействием двух таблиц, это:

  • Таблица состояний, в которой динамически изменяется и содержит столько строк, сколько моделей.
  • Таблица событий, которая динамически изменяется и хранятся предполагаемые события в будущем модельном времени.

Тип события: что, где, когда
Что, где: Номер модуля и события.
Когда: в будущем, когда это событие должно наступить.
Первые 2 параметра явные и определены.

Время может быть как детерминировано, так и случайно. Большинство событий, связанные с надежностными характеристиками, поэтому будет считать, что они подчиняются экспоненциальному закону.

Время можно подсчитать по след. формуле, где n – это случайное число от 0 до 1, а  – это количество событий в единицу времени. В нулевой момент времени генерируется подмножество начальных событий, которая определяется нулевым состоянием системы.

Кроме тех объектов, которые нарисованы в схеме, модулями являются еще и все кадры, которые находятся в данной системе. Поэтому таблица состояний имеет разную длину.

Кроме событий, которые связанны с нормальной работой системы, формируются и события связанные в заданных модулях.

Порядок построения имитационной модели:

  1. Система разбивается на модули. Все модули номеруются.
  2. Из логики работы системы перечисляются и кодируются все классы модулей.
  3. Задается начальное состояние всех модулей. Формируется начальная таблица модулей.
  4. Перечисляются и кодируются все типы событий. (Графы переходов, где вершина – это состояния модулей, а дуги – это события. )
  5. Используя начальное состояние модулей, генерируются все возможные типы событий, которые разрешены из этих состояний.
  6. Таблица событий упорядочивается по возрастанию.
    Шесть пунктов – это подготовительный этап.
  7. Из списка событий выбирается очередное событие, модельное время скачком меняется и достигает времени текущего события. И рассчитывается реакция системы на это событие.
  8. Моделирование выполняется до лимитированного момента времени. Или до изменения состояния всей системы.

Так как результаты моделирования будут случайными ( время событий, случайная величина ), то для получения устойчивых статистических средних оценок, имитационную модель необходимо рассчитать многократно с усреднением результатов. Иногда можно вместо многократных расчетов можно выполнить длительную реализацию. Реакцией системы на каждое событие может быть:

во-первых, изменение состояние модуля, где произошло событие.
Во-вторых, Изменение состояния связанного модуля ( последствия данного события ),
В-третьих, изменение состояние всей системы.
В-четвертых, генерация новых событий, которые стали возможны при изменении состояния i модуля.

Во время имитационного моделирования формируется протокол, в котором отмечается: сколько времени и в каком состоянии находится каждый модуль. А дальше по протоколу рассчитываются значения среднестатистических расчетов.

Примеры состояний: первый класс – это:

  • Датчики: возможные значения (температура).
  • Коммутатор: подключен.
  • Регистр: хранит кадр или пустой.
  • Канал связи: свободен, передает кадр, ошибка,
  • Мажоритарное управление: свободен, передача успешна, передача неуспешна.
  • Буфер: свободен, занят ( 1 байт, 3 байта, .. хранит 2 кадра и так далее).
  • Вычислительный модуль: модуль свободен, модуль занят, сбой модуля.
  • Исполнительный орган: свободен, управляет.
  • Обратный канал связи: где он находится.

Типы событий:

  • Датчики: изменение уровня на одну единицу.
  • Коммутатор: переключение на следующий датчик.
  • Регистр: чтение данных, отправить кадр, но у канала связи для перехода из состояния 0 в состояние 1, должно быть событие начала передачи, так как начала передачи канала и передача регистра в канал – это одно и тоже событие, то достаточно генерировать одно событие.
  • И так далее.

 

  • Канал связи: свободен, передает кадр, ошибка,
  • Мажоритарное управление: свободен, передача успешна, передача неуспешна.
  • Буфер: свободен, занят ( 1 байт, 3 байта, .. хранит 2 кадра и так далее).
  • Вычислительный модуль: модуль свободен, модуль занят, сбой модуля.
  • Исполнительный орган: свободен, управляет.
  • Обратный канал связи: где он находится.

T = 0
Tg1 = 1
Tg2 = 1
Tk1 = 0,1
Tош(кс) = 5
Tош(вм) = 7
Сортируем эти события:
Tk1 = 0,1
Tg2 = 1
Tg1 = 1
Tош(кс) = 5
Tош(вм) = 7
Изменение события:
T = 0,1
Tg2 =0,9
Tg1 = 1,9
Tош(кс) = 4,9
Tош(вм) = 6,9
Tk2 = 0,2
Tp2 = 0,1
Изменение события:
Tp2 = 0,1
Tk2 = 0,2
Tg2 =0,9
Tg1 = 1,9
Tош(кс) = 4,9
Tош(вм) = 6,9
Тогда:
T = 0,1 + 0,1 = 0,2
Tk2 = 0,1
Tg2 = 0,8
Tg1 = 1,8
Tош(кс) = 4,8
Tош(вм) = 6,8
Tkc1 = 0,05
Tkc2 = 0,06
Tkc3 = 0,04

 

Просмотров: 2576

Вернуться в оглавление:Проектирование системных программ




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.