Программный инструментарий для моделирования вычислительных средств управления

• Автор: Захарова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 257 с. : ил.

1 ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Постановка задачи к главе 1

1.1 Системный показатель качества

1.2 Оценка типовых инструментальных средств моделирования

1.2.1 Возможности традиционного инструментария

1.2.2 Аналитическая оценка программных инструментальных средств

1.2.3 Выводы

1.3 Постановка задачи

1.3.1 Выбор приоритетного направления

1.3.1.1 Техническая составляющая повышения производительности

1.3.1.2 Методическая составляющая повышения производительности

1.3.1.3 Направления по выделению системного механизма, обеспечивающего достижение наименьшего времени отработки целевой функции вычислительным средством управления
1.3.2 Форма программного представления инструментария
1.3.2.1 Условная методическая оценка АСНИ
1.3.2.2 Нормативная составляющая АСНИ
1.3.2.3 Основные компоненты АСНИ как реализация программного инструментария
Основные результаты главы I
2 ФОРМАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Постановка задачи к главе 2
2.1 Логические формы для построения процесса вычисления
2.2 Математическая модель построения результата вычислительной операции
2.3. Формальная модель формирования произвольных логических функций
2.3.1. Унифицированная логическая форма
2.3.2 Однородные структуры реализации
2.3.3 Выводы
Основные результаты главы 2
3 ФОРМАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ
Постановка задачи к главе 3
3.1 Поиск адекватной структуры для реализации вычислительной операции
3.2 Компонентный состав модельного процесса
3.3 Структура цифрового контурного регулятора
3.4 Моделирование АЛУ НФ
3.5 Обоснование осуществимости структурных решений
Основные результаты главы 3
4 АПРОБАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ЦИФРОВЫХ КОНТУРНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ
Постановка задачи к главе 4
4.1 Формулы вычисления управляющих воздействий
4.2 Логическая структура цифрового ПИД регулятора на база АЛУ НФ
4.3 Программный инструментарий ПИД регулирования
4.3.1 Структура программной системы
4.3.2 Функционал программной системы
Основные результаты главы 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А «Контуры» однородной вычислительной среды
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Образы «универсальной» процессорной структуры
ПРИЛОЖЕНИЕ В Изменения сложности взаимодействия компонент АЛУ НФ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Инструментальные средства моделирования
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Формулы ПИД регулятора для АЛУ НФ
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Семантическая схема процедуры «Построение регулятора»
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Семантическая схема построения блока «Настроечные параметры регулятора»
ПРИЛОЖЕНИЕ И Семантическая схема процедуры «Тактовый генератор»
ПРИЛОЖЕНИЕ К Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ 244 ПРИЛОЖЕНИЕ Л Справки о внедрении
Актуальность. В последнее десятилетие происходит масштабное оснащение промышленных предприятий разнообразными системами автоматизации. Только в настоящее время технические разработки средств автоматизации по переоснащению производств подошли к миллионному рубежу предложений (рисунок 1). Причём, прежде всего это касается промышленных автоматизированных систем управления (АСУ), включая все производственные и обеспечивающие подразделения структуры предприятия [1].
И Промышленные СИСТИ X ,

Go gle Промышленные
системы автоматизации
Инструменты поиска
примерно 861 600 {0.2'
Реклама по запрос, Промышленн ...®
Системы автоматизации - siemens г и
■ш; s emens ru'Automation-system
Использование систем автоматизации зданий с цепью энергосбережения
Промышленные системы автоматизации SIMATIC • IADT Siem
•adt s emens 'C4produ«:ls<'automabC'T's!rr^t<
Сегодня под именем SIMATIC мы представляем системы комплексной автоматизации (Totally Integrated Automation - TIA: позволяющие создавать
5 УА°^УС3_аШа9-1^з е ^pmenS "ИНФЭОМ ЛТД' ОСЮ 1 mfoccm .л.,-, infocom-lrd со- Solution Partner Automation System SIMATIC Human Machine Interface SIMATIC HMI Партнер
РТСоФт - средства и системы автоматизации встраиваемые
ШX 150*1 ru.
Проектирование и внедрение комплексных систем автоматизации рзэлнчного прикладного назначения Каталог продукции
ПР01/САТ Промышленные системы автоматизаиии
ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ' Компания ‘ПРОМСАТ специализируется в области разработки и производства современных систем и средств автоматизации ... Продукция Контакты Обзор продукции Форма евсда данных для входа
Компания ПРОСОФТ — рее необходимое для промышленных
А"ЯГ* р'050ft Щ
Решения для автоматизации технологических процессов от компании ПРОСОФТ ...АСУТП Встраиваемые системы Компьютеры комплектующие
Рисунок 1 - Пример результатов запроса «Промышленные системы автоматизации» в информационно-поисковой системе Google (от 31.03.2013 г.)
Реальности автоматизации. Сложившийся порядок создания АСУ промышленным предприятием [2-6] в рамках традиционных представлений [7-11] наиболее выразительно отображается 5-уровневой (ярусной) структурой промышленных систем автоматизации [12-14]: уровень учёта и планирования (ресурсов предприятия, включая финансовые, материально-

обстоятельств; для проведения того комплекса мероприятий, который обеспечит полную технологическую готовность предприятия для выпуска требуемых изделий в текущих условиях переменности структуры. В этом плане рассуждений это может быть веским основанием выбора в качестве объекта исследования структур программно-технических средств управления в системах автоматизации. Однако, как отмечалось, поскольку разработчики систем привода шахтных буровых станков будут уменьшать время дискретизации широтно-импульсных преобразователей для улучшения динамических характеристик электропривода, то время для формирования управляющих воздействий для цифровых систем управления будет резко снижаться и актуальным становится не просто существенное повышение производительности контурных регуляторов, а вопрос о создании предельно быстродействующих (сверхбыстродействующих) цифровых контурных регуляторов (промышленных контроллеров).
Поэтому естественно в исследованиях ориентироваться на более жёсткие условия и считать:
- объектом исследования не структуры программно-технических средств управления в системах автоматизации, а структуры программно-технических средств управления в системах автоматизации (шахтных) карьерных буровых станков;
- предметом исследования - алгоритмы, модели и методы формирования и моделирования управляющих воздействий в цифровых контурных регуляторах (промышленных контроллерах) в указанных системах.
Выбор АСНИ как формы программного представления инструментария обуславливает: а) содержательность научной проблемы как создания математических моделей вычислительных операций и формирования логических функций, обеспечивающих методически максимальное быстродействие их отработки в структуре вычислительных средств цифровых контурных регуляторов (ЦКР); б) цели исследования как повышения быстродействия отработки управляющих воздействий в цифровых контурных регуляторах (промышленных контроллерах).
В свою очередь, специфика целей АСНИ фактически определяет задачи исследования как выбор показателей оценки качества функционирования, создание формальных моделей вычислительных операций, создание формальных средств моделирования и апробация программного инструментария вычислительных средств цифровых контурных регуляторов для буровых станков.
Основные результаты главы
1. Предложен показатель оценки качества функционирования вычислительного средства управления на основе набора системных показателей качества, отличающийся оценкой формирования общего числа логических функций и оценкой отработки вычислительных операций в моделях законов управления с методически максимальным быстродействием.
2. Сформулирована постановка задачи диссертационного исследования.