Степень централизации структуры.
1. Для несвязных структур структурная избыточность R < О, для структур без избыточности (последовательная, радиальная, древовидная) R = 0; для структур с избыточностью по связям (кольцевая, полный граф) R > 0.
2. Структуры (последовательная, радиальная, древовидная) с R = 0 различаются по показателю е2, наибольшую неравномерность связей имеет радиальная структура.
3. Наибольшую близость элементов (показатель (?отн) имеет структура типа полный граф, наименьшую — последовательная.
4. Радиальная и древовидная структуры, имеющие одинаковые или близкие значения R, Q0TH, d, значительно отличаются по показателям е2 и у, что соответствует физическому смыслу, ибо отход от полной централизации в структуре ведет к большей равномерности распределения связей по элементам.
Общая задача структурного анализа состоит в том, чтобы, исходя из заданного описания элементов и непосредственных связей между ними, получить заключение о структурных свойствах системы и ее основных подсистем.
Одной из главных задач структурного анализа АСУ является построение наглядной формальной модели, отображающей процесс взаимодействия между элементами или подсистемами, составляющими систему, а также их взаимодействие с внешней средой.
Применительно к автоматизированным системам используется три уровня их описания:
— наличие связей;
— наличие и направление связей;
— наличие и направление связей и вид и направление движения сигналов, которые определяются взаимодействием элементов.
Основные решаемые задачи:
На первом уровне:
— определение связности (целостности) системы. Если система оказывается несвязной, то ставят задачу выделения изолированных связных подсистем со списками входящих в них элементов;
На втором уровне:
— определение связности (целостности) системы;
— топологическая декомпозиция системы с выделением сильно связанных подсистем;
— нахождение входных и выходных полюсов системы и в соответствии с этим выделение пунктов приема и выдачи информации;
— выделение уровней в системе и определение их взаимосвязей;
На третьем уровне описания связей не только учитывается наличие и направление связей, но и раскрывается состав и характер сигналов взаимодействия элементов. Система отображается с помощью специально вводимых схем или моделей.
Основные задачи на этом уровне:
— определение характера сигналов (входные, выходные, управляющие и т.п.);
— построение моделей функционирования элементов системы и самой системы.
Расчленение системы на элементы может иметь материальную (вещественную), функциональную, алгоритмическую и другую основу. Группы элементов в структуре обычно выделяются по принципу простых или относительно более слабых связей между элементами разных групп. Структуру системы удобно изображать в виде графической схемы, состоящей из ячеек (групп) и соединяющих их линий (связей). Такие схемы называются структурными.
Структурная схема — совокупность частей, на которые система разделяется по тем или иным признакам, и связей, изображающих каналы, по которым передаются воздействия от одной части к другой.
Основные элементы структурных схем. Основными элементами графическими образами) структурных схем являются: звенья, узловые точки, линии связи.
Звенья на структурных схемах изображаются прямоугольниками. Входами и выходами звеньев являются переменные системы и внешние (управляющие и возмущающие) воздействия. Внутри прямоугольников записываются передаточные функции звеньев.
Узловые точки на схемах делятся на два вида. Одни из них, к которым по линиям связи подходят сигналы, называются сумматорами. Другие точки, в которых происходит разветвление сигналов, называются узлами.
Линии связи —- линии передачи сигналов, начинающиеся в узле и заканчивающиеся на сумматоре. Они могут иметь свободными начало и конец. Направление передачи сигналов по линиям связи указывается стрелками.
В теории управления структурные схемы разделяются на алгоритмические, функциональные и конструктивные.
Конструктивную схему изображают в виде отдельных блоков конструктивно обособленных частей системы и связей междуними (например, реактор, парогенератор, турбина, генератор).
Функциональной схемой называется схема, в которой каждому функциональному элементу системы соответствует определенное звено.
Функциональную схему изображают в виде отдельных элементов части системы, выполняющих определенные функции в процессе управления (например, измерительный блок, блок сравнения, усилитель, исполнительный элемент, корректирующая цепь, управляемый объект).
Рис. 2.2 Виды структурных схем.
Рис. 2.3 Функциональная схема системы управления.
Алгоритмическая (динамическая структурная) схема (используемая в ochоbhom в теории управлении) отображает динамические свойства системы. Такие схемы могут составляться по дифференциальному уравнению, и наоборот, по структурной схеме: если она полна и правильна, могут восстанавливаться дифференциальные yравнения.
Динамической структурной схемой называется схема, в которой каждой математической операции преобразования сигнала соответствует определенное звено. В дальнейшем для краткости динамические структурные схемы будем называть просто структурными схемами.
Структурные схемы могут быть двух типов: функциональные и операционные.
В первом случае каждому функциональному элементу схемы соответствует определенное звено, описываемое математически. При этом на сложность математического описания не накладывается каких-либо ограничений.
Во втором случае каждой элементарной математической операции соответствует определенное звено. Такими элементарными операциями обычно являются: изменение масштаба, изменение знака, интегрирование, дифференцирование, нелинейное преобразование, суммирование и умножение.
При составлении структурной схемы для удобства исследования её часто стремятся сделать близкой к конструктивной или функциональной, но это не обязательно. Иногда в целях упрощения удобнее преобразовать схему в схему вида, yпрощающего математическую обработку, отвлекаясь от конструктивных или функциональных особенностей.
В зависимости от задачи исследования в понятие структуры системы может вкладываться различный смысл. Так, при разработке структуры АСУ в это понятие входит, например, определение множества элементов системы и связей между ними, распределение задач, возлагаемых на технические средства АСУ, по уровням и элементам системы и выбор комплекса технических средств, обеспечивающего их своевременное решение.
При создании АСУ их структурные модели могут рассматриваться с различных позиций: с позиции организации, функций управления, используемых алгоритмов, используемых технических средств и т.п. В соответствии с этим могут быть выделены следующие аспекты структуры одной и той же системы и, как следствие, следующие модели:
— организационная структура и ее модель;
— функциональная структура и ее модель;
— алгоритмическая структура и ее модель;
— техническая структура и ее модель и т.п.
В процессе проектирования АСУТП решается задача выбора наиболее рациональной архитектуры системы. Анализ и синтез структур АСУТП требует, насколько это возможно, полного и точного описания характеристик их свойств, определяющих степень полезности их применения. При описании качества АСУТП необходимо выделить те ее свойства, от которых зависят результаты функционирования АЭС. Для АСУ ТП к числу определяющих отнесем следующие свойства (табл. 3.1) [25]:
динамические;
надежностные;
ресурсные;
системности.
Дата добавления: 2015-05-16; просмотров: 976;