Системное и программное обеспечение

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: государство курсовая работа, менеджмент
| Добавил(а) на сайт: Kajpanov.

[pic]

ОУ [pic]– аварийное значение.

[pic]; i– дискретное время
Проблема: (х– может быть const или (.
На практике: а) либо (х определяется или рассчитывается исходя из описания объекта управления устройств связи с ОУ и условий его работы; б) либо проводится предварительное моделирование работы объекта и по результатам этого моделирования определяется работа х.
2. Пропорциональное управление.
[pic] ; [pic] ; [pic]
Данный способ является более грубым по сравнению с предыдущим.
На практике (когда объект не меняем):
[pic]
3. Стохостическая аппроксимация.
[pic] ; [pic] ; [pic] ;
Данный способ является более тонким по сравнению со вторым способом. Эти способы позволяют организовать сам процесс управления.

Элементы математического моделирования.
Различают следующие классы моделей:
1. Линейный и нелинейный.
2. Статический и динамический.
3. Непрерывный и дискретный.
4. Детерминированный (заранее определенный) и стохастический.

Различные способы модели.
Для автоматизации технических процессов функционирования объектов моделирования работы вычислительных систем как правило используется линейная стохостическая модель которая описывается системой 2-х векторных конечноразностных уравнений следующего вида:
[pic]
, (1) уравнение динамики

, (2) уравнение наблюдения (измерения)

i– дискретное время
[pic]
[pic] – это вектор–столбцы параметров процесса объекта системы
(Соответственно моменты времени i и i+1 размерностью [1*n]);
Ai ,i+1 – Известная квадратная матрица перехода процесса объекта системы из состояния в момент времени i в состояние момента времени i+1 размерностью [n*n];
[pic]– Векторный столбец возмущающих воздействий (помех) в момент времени i+1, размерностью [1*n];
[pic]– Вектор столбец в параметрах наблюдения или измерения в момент времени i+1, размерностью [1*m];
Bi+1 – Известная матрица наблюдения или измерения в момент времени i+1, размерностью [m*n];
[pic]– Вектор столбец возмущающих воздействий наблюдения измерения в момент времени i+1, размерностью [1*m]; m(n;
В этой системе уравнений неизвестной являются его компоненты вектора столбца [pic]. Остальные предполагаются либо известными, либо определяются каким-то образом. На практике n(10 в противном случае вычисления громоздки.
Пример: Измеряется плавно меняющийся параметр, которым нужно управлять (с заданной погрешностью).
[pic], ( – коэффициент
В данной системе учитываются только аддитивные ошибки.
Для учета, наряду с учетом аддитивных ошибок и мультипликативных ошибок система принимает вид:
[pic]
[pic]– известная квадратная матрица учета мультипликативных ошибок размерностью [m*n];
[pic]– известная матрица учета мультипликативных ошибок при наблюдении или измерении размерностью [m*n].
Рассмотрена система уравнений представленных цифровым фильтром Калмана с помощью которого могут быть определены текущие параметры, а также предшествующие и последующие.
Пример: Фрагмент программного обеспечения в сложной АСУ:
АСУ=ОУ+ЦСУ а) Объект управления включает в себя: колесные средства передвижения и испытательный стенд для имитации натурных экспериментов. б) Комплекс технических средств: сложное АСУ имеющий иерархию.
[pic]

М–мышь;
Вт–видетерминал;
СК–сканер;
Кл–клавиатура;
ГП–графопостроитель;
П–принтер;
ПС–подсистемный сбор;
ПУ–пультовое управление оператора.

На 1-м уровне производится сбор, регистрация, преобразование информации, реализация управляющих воздействий.
На 2-м уровне производится оперативная обработка информации с 1-го уровня.
На 3-м уровне производится планирование экспериментов, обработка статистики за длительный период и ее анализ, расчет обработанных характеристик.

3. Взаимосвязь основных прикладных программ (программных модулей) под системой управления АСУ:
[pic]
Модули:
1. Управляющая программа (программа–монитор).
2. Программа управления параметрами процесса.
3. Программа межмашинной связи (286 на 1-м уровне, 386 на 2-м уровне) и подсистема управления.
4. Модули межмашинной связи (286 процессора подсистема управления и 286 процессора подсистема сбора информации).
5. Программа сбора и регистрации измерительной информации в подсистеме управления (286 процессор подсистема управления)
6. Программа обработки измерительной информации в подсистеме управления
(286 процессор подсистемы управления).
7. Программа начального диалога (программа, предназначена для ведения начального диалога пользователем с ПЭВМ 2-го уровня 386).
8. Программа визуализации процесса (ПЭВМ 2-го уровня 386).
9. Программа протоколирования результатов эксперимента (ПЭВМ 2-го уровня
386).
10. Программа сбора и регистрации измерительной информации в подсистеме сбора информации (286 процессор подсистемы сбора информации).
11. Программа аварийного останова (286 процессор подсистемы управления).
12. Программа перевода системы в режим ожидания (286 процессор системы управления).
13. Программы выхода из режима ожидания (286 процессор подсистемы управления).
Эти программы предназначены для ввода, хранения и выдачи необходимой информации оператору с использованием базы данных. Содержит 2 вида исходных данных: а) постоянно меняющиеся данные (от сеанса к сеансу). К ним относятся дата и время проведения эксперимента; фамилия, имя, отчество оператора; его должность; техническое задание на эксперимент; технические условия; дополнительные условия. б) постоянные (редко меняющиеся) данные: справочная информация (ГОСТы,
ОСТы, нормативы); справочные таблицы; различные расчеты (формулы). Этой справочной информации соответствует справочный раздел базы данных (справка или help–помощь).
Рекомендуемые данные: метрологические характеристики приборов и устройств; постоянные сведения на эти приборы.
Потом запускаем систему (
8. Программа визуализации процесса.
Эти программы необходимы для вывода на экран важнейших параметров экспериментального процесса с возможностью просмотра других групп параметров.
9. Программа протоколирования результатов для выдачи на принтер результатов эксперимента.
Два варианта протоколирования: а) прямой вывод информации (всех результатов) при отказе или аварии; б) оговоренный заранее заказчиком, вывод определенного блока результата эксперимента.
5,10. Программа сбора и регистрации измерительной информации.
Предназначена для сбора информации с объекта управления и проверки параметров процесса на предупредительный и аварийный уровень. В данном примере информация регистрировалась в 2-х буферах, работающих поочередно.
После наполнения 1-го буфера, информация переходит во 2-й буфер.
6. Программа обработки измерительной информации в подсистеме управления.
Были реализованы на основе основных способах преобразования информации при работе ЭВМ с внешними устройствами.
11. Программа аварийного останова.
Назначение: в случае превышения аварийного уровня параметров выдать команду на клапан, прерывающий подачу топлива. Она реализована на 2-х языках внешний блок– Турбо-Паскаль, внутренний блок – на Ассемблере (для быстроты).
12. Программа перевода системы в режим ожидания.
Необходима в случае превышения предупредительного уровня параметров. На экран оператору выдается соответствующее сообщение. Испытывают 13 модуль и система снова начинает работать. 3,4. Программа межмашинных связей .
Написана только на Ассемблере.
2. Программа управления параметрами процесса.
Представляет собой внешнюю оболочку всех остальных программ.

Пример способов преобразовании информации и управления при работе с внешними устройствами.
В качестве АСУ рассмотрим АСУ ТП цеха термообработки деталей.
1. Объект управления (ОУ)– термическая печь закалки деталей:
[pic]

Внутри печи надо создать температурное поле, которое обеспечило бы закалку деталей. Контроль за полем осуществляется в 100 точках с помощью датчиков одного класса и типа:
[pic]
2. Комплекс технических средств (КТС).
К нему относятся: а) датчики (Д)(ПП– первичный преобразователь). б) устройство связи с объектом – система интерфейса (УСО–Ш) в) вычислительная машина (комплекс ВК),(ППЭВМ типа IBM PC) г) кабели (КС) д) исполнительные механизмы (ИМ), нагревательные элементы (НЭ) е) пульт управления (ПУ)
Типовой состав пульта управления: рабочее место оператора, приборы
(измерительные), мнемосхема – отражения процесса (например лампочки), органы управления (тумблера, рычаги), средства связи.
Структурная схема КТС:
[pic]

Отражает одноуровневою структуру АСУ.
Стандартный набор УСО: а) устройство преобразования информации – усилители, нормализаторы; б) устройство выдачи информации; в) устройство управления – контроллер; г) интерфейс; д) блок питания.

Рассмотрим один из измерительных каналов АСУ ТП:
[pic]

Д– первичный преобразователь.
У– усилитель.
Н– нормализатор.

Способы управления: а) определение шага дискретизации; б) отбраковка ложных промахов; в) цифровая фильтрация; г) интер–экстрополяция.
3. Математическая постановка задачи.
[pic]
Способ управления– стохостической аппроксимации.
[pic]

Вместо yi используют y из RND с учетом распределения Гаусса. yсл [pic]; (> – больше аварийного.
Пример: Построение математической модели стохастического типа.
В процессе функционирования АСУ получены 100 замеров плавноменяющегося параметра Р. Замеры проводились в течении 10 секунд равномерно (т.е. каждую секунду). Наибольшее отклонение параметра Р от его некоторого среднего значения Рср , не превышают 10% т.е. задана погрешность. Погрешность измерения параметра – 5%. Какой вид будет иметь стохастическая модель в виде системы двух конечноразностных уравнений (динамики и измерения).
[pic]
[pic]

[pic]
[pic]; [pic]– дискретизация.
(Р– берем либо из условия задач или через большее значение.

Построение баз данных.
База данных (БД)– совокупность взаимосвязанных данных хранящихся в памяти
ЭВМ, вводятся, хранятся, просматриваются, обрабатываются, а также выводятся на экран.
Существует два способа создания базы данных: а) Позадачный– каждая задача работает со своей совокупностью данных; б) с использованием систем управления БД (СУБД).
[pic]

Имеем БД, СУБД, задачи (прикладная программа 1,2, ... , n) работает сразу со всеми задачами.
СУБД выполняет двоякую функцию: а) является инструментальным средством (средой), создания, разработки, программирование БД; б) обеспечивает эксплуатацию БД.
Современные СУБД можно классифицировать на следующие классы: а) электронные таблицы (Super Calc /MSDOS/, Excel /Windows/)
Первый класс СУБД используется для решения небольших по объему (V) и несложных по выполнению задач.
Функциональные возможности электронных таблиц:
— написание, корректировка и другая работа с текстом (т.е. имеют свой встроенный редактор);
— проведение расчетов и вычислений с помощью общепринятых арифметических, логических операций и встроенных функций (sin, cos, tg, ctg).
— работа в режиме псевдографики, т.е. создание столбцовых, прямоугольных, круговых, линейчатых, зонных и других диаграмм.
— работа со встроенной БД реалиционного типа.
Пример:

Y
| |А |B |C |D |Таблицы: |
|1| |200|300| |малые: 128*500 |
|2| | | | |средние: 256*2000 |
|3| | | | |большие: 512*10000 |
|.| | | | | |
|.| | | | | |
|.| | | | | |

X
В графике:
[pic]
Умножение 200*300
B1*C1

Электронные таблицы содержат help(помощь); встроенный пакет–справочник с примерами.
При работе с базой данных в электронных таблицах, исходную таблицу смещают вниз от левого верхнего угла, а вверху записывают условия нахождения данных, они же–результирующие таблицы, которые отражают поиска. б) Второй класс СУБД средство программирования баз данных оперативного типа
(Clipper, dbase, FoxBase). Эти СУБД с точки зрения технологии создания БД аналогичны стандартному языку программирования (Турбо–паскаль). в) СУБД комбинированного типа (на основе файловой

структуры /Clarion/). г) СУБД со встроенными программами (генераторами) автоматизированного программирования объектов БД (таблицу, форм входных документаций, меню с подключением механизма реорганизации данных в БД, запросов с отчетами /форм входных документов/). Paradox – язык Pal (Pal не уступает Турбо–Паскалю
7.0). Он позволяет подключение подпрограмм, написанных на любом языке программирования
Объекты базы данных:
1. а) Таблицы (взаимосвязанные или невзаимосвязанные); б) логические (вертуальные) таблицы – связанные между собой с помощью ключевых атрибутов

(нужна, чтоб не дублировать данные).
2. Формы входных документов с которыми работает пользователь.
3. Система управляющего меню.
4. Запросы.
5. Формы входных документов (отчеты).
Для полноценной работы БД создают или подключают механизм реорганизации данных в БД.
Жизненный цикл автоматизированной информационной системы:
— “бумажное” программирование;
— реализация;
— эксплуатация (введение БД).
Различают 3 основных модели БД:
— иерархическая;
— сетевая (реализует технологию “Клиент–Сервер”);
— реляционную модель для IBM PC (локальная).
Существует два подхода к созданию базы данных:
— сначала создаются таблицы и формы, а потом меню и запросы с отчетом;
— создается меню, потом таблицы и формы, запросы с отчетами.