Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран


НазваниеПод редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран
страница8/12
Дата публикации23.03.2013
Размер2.13 Mb.
ТипКнига
userdocs.ru > Экономика > Книга
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

^ Пространственное проектирование. В процессе проек­тирования информационных пунктов, а также центров обслужи­вания в других системах может возникнуть необходимость в ре­шении следующей задачи, носящей название частной задачи Штейнера. Пусть на плоскости задано множество пунктов (A1, A2, A3,..., Ak) с координатами каждого пункта (хi, уi).

Требуется найти координаты (хсс) центра Ас, для которых выполняется условие

,

где Wj — "вес" единицы длины радиальной связи 1-го пункта с центром (АС, 1i).

Были предприняты попытки упростить процесс решения этой задачи с целью широкого использования упрощенных спо собов в практике проектирования. Укажем кратко на некоторые инженерные методы решения рассматриваемой задачи. В случае k = 3 и W1 = W2 = W3 искомый центр является точкой Торри-челли треугольника А1А2А3 и находится с помощью геометри­ческих построений по известному правилу. Если в качестве целе­вой функции принять

,

то оптимальные для нее координаты центра Асс. ус) легко мо­гут быть найдены по формулам, с помощью которых определяют центр тяжести механических систем. Известно также, что опти­мальное размещение центра Ас совпадает с положением равно­весия механической системы, в которой центр Ас притягивается к каждому из пунктов Аi с силой, пропорциональной Wi, т.е. "весу" пункта. В положении равновесия сумма векторов, пропорциональных "весам" пунктов Аi и направленных от Ас к Аi равна нулю. Из этого следует, что в случаях, когда "вес" одного из пунктов больше суммы "весов" остальных пунктов, оптимальным будет размещение центра в пункте с наибольшим "весом".

На основании описанной механической модели (ее можно также назвать векторной) оптимальное размещение центра в общем случае может быть найдено графическим способом. Направление поиска определяется направлением суммарного вектора, а шаг поиска может зависеть от величины этого вектора.

В конкретных условиях применяются более простые способы выбора координат пунктов управления, которые учитывают совокупность существующих условий и требований и сводятся к выбору наилучшего из нескольких возможных вариантов.

Наиболее актуальной для предприятия является другая задача - построение оптимальной сети, частным случаем которой является построение сети, кратчайшей по сумме длин. Известна выгодность объединения нескольких мелких линий связи в одну, особенно в случае их уплотнения. Тогда при сложных взаимосвязях между пунктами можно поставить задачу выбора таких мар шрутов передачи информации, при которых суммарная стоимость каналов связи с учетом многократности использования отдельных участков сети была бы минимальной. Эта задача проектирования сети сводится к получению на полном графе дерева с минимальным весом.

Наконец, во многих случаях ставится задача проектирования оптимальной по надежности сети при заданных координатах пунктов и надежности звеньев сети.

^ Информационное проектирование. Задачами информационного проектирования являются количественная оценка передаваемой информации, определение предельных информационных возможностей систем телемеханики и каналов связи, экономичное и надежное представление передаваемой информации в схемах.

Развивается несколько направлений информационного проектирования: статистическое, комбинаторное и семантическое, или смысловое. Статистическое направление позволяет дать количественную оценку собственно информации, комбинаторное направление связано прежде всего с представлением сообщений в схемах, и, наконец, семантическое направление касается надежности передачи информации. Наибольшее значение для рассматриваемых условий могут иметь два направления: комбинаторное и семантическое.

Рассмотрим комбинаторное направление информационного проектирования. Необходимость квантования величин X, функций времени Х(Т) и функций пространства X(N) приводит к получению трехмерной модели дискретного объема (полного комплекса) информации с общим количеством квантов

С = mxmTmN,

mX = Х/ΔХ; mT = Т/ΔТ; mN = N/ΔN ,

где X, Т, и N - реализуемые диапазоны времени и пространства; mX, mT, mN - интервалы квантования.

Часто используется только одна составляющая полного комплекса информации. Например, при интегрально-импульсном методе требуется квантование сообщений только по X. Наблюде ние за состоянием объектов двухпозиционного контроля связано с квантованием только функций времени Х(Т), а контроль место­положения подвижных многопозиционных объектов приводит к квантованию по функции пространства X(N).

В случае кодового представления сообщения в системе счисления с основанием m и разрядностью п величина С экспоненциально зависит от п:

С = mn.

Эту информацию можно передавать или хранить с помощью информационной емкости, образуемой n ячейками, каждая из которых имеет m состояний. Естественно, что информационная емкость 2n ячеек в два раза больше, 3n ячеек - в три раза больше, чем емкость одной ячейки, и т.д. Этому условию аддитивности удовлетворяет логарифмическая мера информационной емкости, или количества информации, которой могут быть за­полнены рассматриваемые ячейки: I = log С = n log m .

Целесообразно выбирать двоичные ячейки и двоичный логарифм для оценки информационной емкости схем.

Тогда I= n.

Рассматривая действия двоичной схемы из п ячеек по времени за s тактов, можно информационную емкость такой схемы за это время выразить так: Vсх = nsk, где Vсх - информационный объем схемы; k < 1 - коэффициент, учитывающий неинформационные состояния схемы с точки зрения ненадежности служебных связей и т.д.

Показатели информационной емкости (информационного объема) необходимы для оценки эффективности методов передачи и соответствующих структур по критерию удельной скорости передачи или критерию информационной мощности.

Важнейшее значение при информационном проектировании имеет кодирование. В рассматриваемых условиях выбранный код, т.е. система сигналов, соответствующих набору сообщений, определяет достоверность передачи, затраты аппаратуры, а часто и число требуемых линий связи. При этом на эффективность принимаемых решений влияют все структурные характе ристики кода: правило сопоставления сообщений кодовым комбинациям, основание кода, способ комбинирования и разрядность (длина).

При семантическом направлении учитывается качество информации: "вес", ценность, эффективность. Ценность информации можно, в частности, связать с надежностью ее передачи. В случае передачи дискретной информации для обеспечения максимума качества работы цепи передачи информации нужно минимизировать средний риск или средние потери:



где Р(xi) - априорная вероятность передачи сообщения xi; Wij - числовое значение "веса" трансформации xi → xj; s — число передаваемых сообщений; g(xi → xj) - вероятность приема со­общения х когда было передано сообщение xi.

Критерий средних потерь широко применяется при про­ектировании КТС. Наиболее часто при информационном проек­тировании используются критерии вероятности пропуска сигна­ла, ложного сигнала, вероятности ошибки и др.

^ Алгоритмическое проектирование. При алгоритмическом проектировании анализируются потоки информации, разрабатываются критерии оценки динамики их передачи, проводится типизация принципов передачи с точки зрения организации процесса и применяются аналитические методы либо методы моделирования для анализа и расчета.

В качестве характеристик эффективности алгоритмиче­ского построения многих КТС в зависимости от их назначения используют различные критерии, в том числе среднее время ожидания, длину очереди, вероятность потери сообщения и т.д.

Приведем формулы, наиболее важные при алгоритмиче­ском проектировании КТС и справедливые для простейших по­токов, которые рассматриваются в теории массового обслужива­ния. Если в единицу времени в среднем поступает λT требова­ний, каждое из которых обслуживается в течение времени Т, то среднее время занятости линии связи равно ρ = λт Т. Для ста­ционарного потока среднее время занятости равно вероятности того, что в произвольный момент времени линия окажется заня­той. Среднее время ожидания определяется следующей простой формулой:

.

Вероятность того, что время ожидания будет больше kТ, где k - любое целое положительное число, при ρ << 1

.

^ Блочное проектирование. Одной из задач блочного проектирования является создание такого набора функционально и конструктивно законченных устройств (блоков), который, во-первых, допускал бы произвольное сочетание устройств (блоков) в системе без каких-либо доработок в самих устройствах и, во-вторых, позволял бы образовывать системы, реализующие любой из алгоритмов достаточно широкого класса для контроля и управления производством при минимальной избыточности оборудования.

Задачи блочного проектирования сводятся к выбору таких схемных связей между блоками, в которых пропускная способность схемы, надежность и другие параметры структуры либо были максимальными, либо требовали минимальных затрат аппаратуры или каналов. Это обычно достигается путем многократного использования общих блоков, варьирования схемами параллельной и последовательной передачи и т.д.

Критериями структурной надежности, т.е. надежности, обусловленной выбранными схемными взаимосвязями между блоками, без учета выполняемых функций, могут быть "живучесть" или "неживучесть", связность или несвязность. Наиболее систематическими критериями надежности собственно структур являются вероятности связности или несвязности. Связным называется граф, любые вершины которого связаны цепью.

Если каждое ребро обрывается с вероятностью g = 1 - Р, вероятность связности R может быть записана в виде



или

,

где m - число ребер; Аk - число связных подграфов графа, имеющих k ребер и n вершин; Вi — число несвязных подграфов с m - i ребрами и вершинами; 1 — минимальное число ребер, необходимое для того, чтобы построить связный граф с вершинами; w - минимальное число ребер, которое надо удалить, чтобы граф стал несвязным (g = 1 - Р).

Критерий связности (несвязности) необходим для определения средних потерь и средней информационной емкости, а также имеет самостоятельное значение (например, в качестве параметра графа).

^ Логическое проектирование. Логическое проектирование наряду с информационным является наиболее разработанным. Упрощенно процесс логического проектирования сводится к аналитической записи условий работы схемы, преобразованию логических выражений в желаемом направлении и начертанию затем соответствующих логических схем. При этом чаще всего ставится задача минимизировать число элементов. Иногда логическая схема оценивается по надежности, например, вероятности ложного срабатывания и несрабатывания.

Основой логического проектирования является теория релейных устройств и цифровых автоматов. В этой теории рассматриваются вопросы логического синтеза двух основных классов схем: комбинационных и последовательных. Наиболее характерными для телемеханики являются комбинационные схемы - шифраторы и дешифраторы, многие преобразователи кодов.

^ Схемное проектирование. Основой проектирования электрических схем телемеханики являются теория электрических це пей и теория надежности схем. Значительное место среди КТС занимают схемы с распределенными параметрами, к которым относятся линейные цепи. Определенной спецификой обладают элементы временных и частотных телемеханических систем.

Телемеханические системы оцениваются по быстродей­ствию, полосе частот, нагрузочной способности, интенсивности отказов, безопасности действия и т.д.

^ Надежностное проектирование. Надежностное проектирование осуществляется во всех видах проектирования; в частности, с его помощью определяются требуемые уровни надежности, а также способы введения избыточности, методы диагностики и т.д. Наиболее важными критериями надежности являются вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, наработка на отказ и коэффициент готовности.

Если за основу принять экспоненциальный закон распределения отказов, то для периода нормальной эксплуатации при среднем числе отказов в единицу времени λ вероятность безотказной работы P(t) для произвольного отрезка времени

P(t)= e-λt.

Если в системе содержится n 1 и n2 элементов с параметрами потока отказов λ1 , λ2 и т.д., то вероятность ее безотказной работы будет определяться формулой

Pc(t)= e(n1λ1+ n2λ2+…+ nn λn)t/

Для оценки надежности непрерывно работающих систем, к которым относятся КТС, более удобно пользоваться средним временем безотказной работы — наработкой на отказ Т. Наработка на отказ и вероятность безотказной работы связаны следующей зависимостью:

.

При постоянной величине λ

.

Так как продолжительность простоя при отказе зависит от свойств аппаратуры (сложность, ремонтоспособность и т.д.), условий эксплуатации, количества и квалификации обслуживающего персонала, надежность аппаратуры оценивают также по коэффициенту надежности:

,

где ТB - среднее время восстановления.

Интересно отметить своеобразную взаимосвязь надежностного проектирования с другими видами проектирования. Так, при схемном проектировании важны, например, вероятности отказа, короткого замыкания и обрыва элемента при повреждении. Учет логических функций схемы при тех же повреждениях приводит к вероятности ложного срабатывания и несрабатывания, а учет передаваемой информации - к вероятностям ложной команды (пропуску извещений) и пропуску команд (ложным извещениям). Если имеется не простейшая связь между одним входом и одним выходом, а сложная сеть связи, например, между одним источником и несколькими приемниками, то критерий вероятно­сти безотказной работы становится недостаточным и надежность такой схемы приходится оценивать с помощью более сложного критерия - вероятности связности. Наконец, учет выполняемых функций в такой системе приводит к определению критерия эффективности функционирования или средних потерь.

Для сложных систем, к которым можно отнести КТС, наиболее применимы методы моделирования и оптимизации.

Схема последовательности работ по созданию КТС приведена в [6]. Такой процесс построения КТС и его подсистем из большего числа вариантов на первый взгляд представляется весьма сложным. Однако он всегда происходит в условиях дейст­вия определенных ограничений, своевременное (т.е. на нужном этапе) наложение которых резко ограничивает число элементов КТС (технических средств и возможных структур) и, главное, значительно упрощает задачу.
4.4. Передача данных
Одна из проблем построения СОУУП - создание вы­сокоэффективной системы передачи данных с учетом харак­тера передаваемой информации. Экономическая информация состоит в основном из плановой и оперативной.. Поскольку работу предприятия можно построить таким образом, чтобы не было спешки в передаче и обработке плановой информации, основным будет требование максимальной достоверно­сти и полноты передачи информации.

При передаче оперативной информации определяющим ее показателем является скорость ее доставки и обработки; при этом полнота и достоверность информации выступают в виде ограничений. Особенно эти ограничения актуальны именно для СОУУП, в связи с необходимостью распознавать малые отклонения от планового хода процесса производства.

При выборе каналов связи в каждом конкретном случае основными критериями должны быть удобство, простота, надежность и невысокая стоимость оборудования канала; причем надежность при прочих равных условиях должна быть решающим критерием. Желательно шире использовать существующие линии и каналы связи, так как при этом дос­тигается прямая экономия средств, сокращается расход дефицитных материалов и оборудования.

Наиболее современным и эффективным решением проблемы передачи данных в СОУУП является построение вычислительной сети (ВС) компьютеров, задействованных в сборе и обработке информации, циркулирующей в СОУУП. В зависимости от территории, охваченной ВС. они подразде­ляются на локальные (ЛВС), занимающие одно или группу рядом стоящих зданий, и глобальные (ГВС), связывающие территориально разнесенные компьютеры.

Вопросы связи компьютеров проработаны очень хо­рошо, и существует целый ряд стандартов и соглашений, описывающих эти процессы. Базовой для большей части из них служит так называемая модель архитектуры вычислительной сети OSI.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Похожие:

Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconПод редакцией доктора юридических наук, профессора
Воротилин Е. А., канд юрид наук, доцент — гл. 2, 3, 4 (§ 1, 2), гл. 14 (§ 1—4, § 6 в соавторстве с О. Э. Лейстом), гл. 17 (§ 1—3),...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconКонспект lit Список литературы page
Под редакцией доктора юридических наук, профессора, члена-корреспондента Академии естественных наук Российской Федерации, лауреата...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconО. И. Чистякова Издательство бек москва, 1998
Под редакцией доктора юридических наук, профессора, члена-корреспондента Академии естественных наук Российской Федерации, лауреата...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconПособие для общеобразовательных учебных заведений Под редакцией доктора...
Рекомендовано Департаментом общего среднего образования Министерства образования Российской Федерации
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconРоссийской федерации московский государственный университет природообустройства
Авторы: Голованов А. И., профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ (Главы 1, 2, 3), Зимин Ф. М., доцент, кандидат...
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconМинистерством образования Российской Федерации в качестве учебного...
Под редакцией Заслуженного работника высшей школы рф, доктора экономических наук, профессора
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconЕждународных отношений ран перспективы социально-экономического развития...
Учреждение российской академии наук институт мировой экономики и международных отношений ран
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconУчебно-методическое пособие подготовили: доцент кафедры философии...
Этические аспекты функционирования государственной службы как социального института
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconУчебник для вузов
Д 61 Под редакцией члена-корр. Ран, профессора В. С. Нерсе-сянца. — М.: Издательская группа инфра • М—норма, 1996. — 704 с
Под редакцией Доктора технических наук, Профессора И. М. Бобко. Новосибирск «Наука» Сибирское предприятия ран iconПрофессора Фрунзель и Дерибасов
...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница