Принципы ее обработки

Ввиду разнообразия структур построения АС, обусловленного широким кругом целевых функций последних, информация, характеризующая их состояние, может иметь существенные различия как по форме представления, видам передачи, обработке, восприятию, так и по способам последующего принятия решений. Вместе с тем такая информация обладает и некоторыми общими свойствами, характерными для любых систем контроля, обеспечивающих проверку правильности функционирования АС.

Особенность АС как объектов контроля состоит в том, что каждая из них построена из ряда взаимосвязанных, но различных по своей природе подсистем, куда входят также и коллективы людей.

Основной проблемой, возникающей при организации процедур контроля функционирования таких систем, является проблема сбора и переработки значительных массивов информации о состоянии системы с целью выделения данных, необходимых для принятия обоснованных решений и последующего формирования управляющих воздействий.

Контроль функционирования АС ведется, как правило, по крупным и более или менее независимым друг от друга подсистемам. При этом естественно, что каждую из подсистем можно рассматривать как самостоятельный объект контроля со своим входом и выходом лишь в том случае, если с достаточной определенностью охарактеризованы входной и выход­ной потоки информации. Свойства последних зависят от многих факторов и, в частности, от функций, выполняемых отдельными подсистемами, от организации их работы и работы системы в целом, от конкретных целей и задач системы. Оттого, как организованы потоки информации, во многом зависят режимы работы подсистем. Как правило, характер потока на входе каждой из них в значительной степени определяет параметры ее функцио­нирования. А поскольку одним из требований, предъявляемых к автоматическим системам контроля (АСК), является требование достоверного вос­произведения информации, приобретают значение такие критерии оценки ее работы, как доля потерянной информации, время задержки обработки поступающей информации, время пребывания измерительных устройств в занятом состоянии и др.

Характерной особенностью потоков информации, определяющих состояние АС, является наличие большого числа так называемых приоритетных сигналов, что связано с иерархичностью структуры АС, при которой поступление приоритетного сигнала из подсистемы более высокого уровня может прекратить воздействие приоритетных сигналов, поступивших из подсистем более низкого уровня. При этом возможно как прерывание вы­полнения операций, намеченных ранее, так и смещение по времени и неко­торое изменение порядка выполнения операций, существовавшего до мо­мента поступления приоритетного сигнала от подсистемы более высокого уровня.

Для организации процедуры прерывания и решения проблемы приоритетности наиболее важными информационными характеристиками, ко­торые в первую очередь должны учитываться при проектировании АСК АС, являются:

время между появлением приоритетного сигнала и началом выполнения первой команды прерывающей программы;

суммарное время, затрачиваемое на запоминание и восстановление состояния прерванной программы;

максимальное число программ, которые могут прервать одна другую;

вероятность того, что от какого-либо источника прерывания приоритетный сигнал поступит в такой момент времени, когда по предыдущему приоритетному сигналу этого же источника реализация программы контроля подсистемы еще не завершена.

В последнем случае имеет место потеря одного из приоритетных сигналов.

В АС может существовать множество различных источников прерывания, формирующих приоритетные сигналы независимо один от другого. Поэтому при неравнозначности этих сигналов (в смысле их приоритетности) необходимо устанавливать определенный порядок, в котором они воздействуют на изменение режимов и программ контроля подсистем.

В тех случаях, когда приоритетные сигналы равнозначны и распределение моментов их появления подчиняется пуассонову закону, соответствующие приоритетные подпрограммы контроля могут реализовываться в произвольном порядке. Однако наличие такого потока информации требует в процессе проектирования средств контроля автоматических систем предварительной оценки вероятности qk(t) того, что АСК за время (0, t) проведения проверок объекта контроля примет k приоритетных сигналов и реализует соответственно к приоритетных подпрограмм контроля оборудования.

Следует отметить, что поскольку АСК в большинстве случаев располагается на значительном удалении от контролируемых подсистем, то сигналы, несущие полезную информацию об их состоянии, искажаются всевозможного рода помехами и шумами. Кроме того, из-за значительной сложности координации работы подсистем полезные сигналы могут искажаться в результате возможных ошибок операторов. Эта особенность входного потока информации делает более предпочтительным не детерминированный, а статистический метод ее оценки, хотя там, где это возможно, следует стремиться к использованию детерминированного метода, как более простого с точки зрения его технической реализации.

При осуществлении контроля функционирования АС законы распре­деления вероятностей значений полезных сигналов и помех оказываются, как правило, практически неизменными во времени, а количество результирующей информации, получаемой в данный момент времени, - не зависящим от предыдущих результатов.

Принципы обработки информации, поступающей в АСК от подсистем АС, базируются на том, что в большинстве случаев работоспособность каждой из подсистем может быть выражена как двоичная функция состоя­ния ее параметров, оцениваемых по принципу «в допуске - не в допуске» или «годен - не годен».

Важно отметить, что понятие ценности информации, используемой при контроле функционирования АС, является многогранным и в значительной мере субъективным. Многогранность понятия определяется, с одной стороны, степенью соответствия получаемой информации конкретной задаче контроля, а с другой - возможностью, целесообразностью и своевременностью ее получения. Так, например, интуитивно ясно, что состояние сложной энергетической системы определяется уровнем вырабатываемой или аккумулируемой энергии. Однако технические трудности непосредственного измерения и контроля данного интегрального показателя состояния системы заставляют контролировать правильность ее функцио-нирования по совокупности косвенных показателей, представляющих собой ряд физических величин, в той или иной мере связанных с уровнем мощности и в большинстве случаев имеющих различную объективную ценность.

Субъективность ценности информации проявляется в принятии разными операторами по одинаковым исходным данным неидентичных решений, что, например, принципиально возможно из-за наличия индивидуальных психологических особенностей операторов, разной степени их подготовки, квалификации, опыта работы и других факторов. В связи с этим при проектировании АСК АС неизбежно возникает весьма серьезная проблема поиска критериев объективной оценки ценности информации, характеризующей состояние таких систем. Существующие критерии объ­ективной и субъективной ценности информации позволяют в значительной степени сократить сферу интуитивного подхода при оценке информативности параметров контролируемой системы. Частные критерии ценности информации обеспечивают более полный учет свойств человека-оператора в процессе его взаимодействия с техническими средствами управления.

В случаях, когда известна статистическая зависимость между выходными параметрами Y технологического процесса, реализуемого подсистемой, и параметрами процесса X, оказывающими непосредственное влияние на параметры Y, по которым ведется управление, целесообразно использо­вать следующий подход к информационной оценке параметров подсистем. Существо этого подхода сводится к определению того, какое количество информации получаем об Y, измеряя X, в случае, когда известна стохастическая связь между ними. При наличии такой связи между переменными одна из них реагирует на изменение другой изменениями своего закона распределения.