Ви є тут

Моделі, методи та засоби інформаційної технології паралельного логічного керування об’єктами залізничної автоматики

Автор: 
Бовчалюк Станіслав Ярославович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2008
Артикул:
3408U002886
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ ЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
2.1. Выбор и обоснование метода разработки логического управляющего автомата параллельного действия (ЛУА ПД)
Результаты анализа, проведенного в первом разделе настоящей работы, показывают, что при выборе методов структурной организации и элементной базы программируемых устройств логического управления явно недоиспользуются функциональные возможности программируемых интегральных схем с регулярной структурой. Отмечено также, что практически не используются для программирования логических контроллеров естественные для пользователей оборудования технологические языки описания алгоритмов управления в их явном виде (таблицы решений, технологические такто- и циклограммы и т.п.), также характеризующиеся высоким уровнем регулярности. Обобщая указанные замечания, можно сделать вывод о недоиспользовании в методологии и практике построения логических управляющих устройств свойств регулярности, присущих как однородным микроэлектронным структурам, так и технологическим языкам описания алгоритмов управления. Если учесть также, что определенной регулярностью характеризуются и собственно объекты управления рассматриваемого класса (технологические агрегаты и другие объекты дискретного циклического действия), то представляется целесообразным попытаться объединить и полезно использовать отмеченные свойства регулярности при разработке архитектуры логических управляющих автоматов.
С учетом высказанных соображений сформулируем принцип, который предлагается положить в основу методологии разработки структурной организации, языка и технологии программирования логического управляющего автомата параллельного действия и который состоит в рациональном сочетании и практическом использовании свойств регулярности, присущих объектам управления дискретного циклического действия, технологическим языкам описания алгоритмов управления такими объектами и регулярным микроэлектронным структурам [23, 122].
Анализируя задачи науки в области методологии разработки, промышленного освоения и развития управляющих систем вообще и управляющих автоматов в частности, академик В. А. Трапезников, который многие годы возглавлял институт проблем управления АН СССР, отмечал, что "одной из причин, затрудняющих эффективное использование систем управления, является недоучет требований пользователя" [115]. С учетом этого важного замечания в качестве одной из главных ставилась задача максимального удовлетворения требований массового пользователя (специалистов по проектированию, наладке и эксплуатации систем управления объектами критического применения) и обеспечить максимально упрощенную и максимально надежную привязку ЛУА ПД к объекту управления.
С целью практической реализации выдвинутого тезиса сформулированы основные требования к методике разработки ЛУА ПД как основы для реализации информационной технологии параллельного логического управления объектами критического применения:
1. простота структуры, которая может быть достигнута за счет существенной ее регуляризации;
2. гибкость структуры на основе ее программируемости;
3. управление процессом отработки управляющей программы с помощью потока состояний входов, которое может быть достигнуто на основе явно выраженного параллельного принципа действия логического управляющего автомата;
4. удобство пользования, обеспечиваемое применением языка программирования, приближенного к естественным языкам пользователей оборудования;
5. надежная и безошибочная интерпретация программы, которая может быть достигнута за счет автоматической трансляции входного языка пользователя в машинный язык контроллера;
6. высокое быстродействие ЛУА ПД, которое может быть обеспечено за счет одновременного (параллельного) обслуживания всех контролируемых входов и управляемых выходов и которое должно измеряться "не количеством операций в секунду, а количеством логических выводов, обслуживаемых за один такт дискретного автоматного времени (т.е., не технической скоростью, а объемом выполненной работы)" [30];
7. гибкость структуры (способность к реконфигурации);
8. живучесть (способность сохранения удовлетворительной работоспособности) автомата при выходе из строя части элементов структуры;
9. экономичность проектирования, программирования и промышленной эксплуатации систем управления объектами критического применениям на основе ЛУА ПД.
Указанные выше требования положены в основу выполнения последующих этапов разработки математической модели, алгоритма функционирования, структурной организации и технологии программирования ЛУА ПД как основы для реализации информационной технологии параллельного логического управления объектами железнодорожной автоматики.

2.2. Разработка и исследование математической модели ЛУА ПД
Как было указано в разделе 1, одними из первых работ по абстрактным моделям параллельных автоматов были фундаментальные исследования А. Д. Закревского [49]. Однако управляющие автоматы на основе этих моделей практически реализованы не были. Идея построения логических управляющих автоматов параллельного действия на основе регулярных микроэлектронных структур, впервые была предложена академиком Якубайтисом в работе [186], где он доказал принципиальную возможность выполнения автоматом заданного логического преобразования "за один такт".
В работе [142] предложена математическая модель логического управляющего автомата параллельного действия, на базе которой была разработана архитектура, реализованы и внедрены в производство функционально законченные программируемые логические контроллеры параллельного действия. Анализ указанной модели и опыт практического использования управляющих автоматов параллельного действия показал, что данная модель имеет существенные недостатки, а именно: в ней не учтена возможность автоматического выявления и запрета выдачи аварийных комбинаций выходных