Обеспечение работы системы в реальном масштабе времени

В задачах, решаемых системами управления, можно выделить две группы: прикладные и организационные (сервисные) задачи.

Организационные задачи (функции) не зависят от управляемого процесса. К ним прежде всего необходимо отнести задачи по обеспечению взаимосвязи системы и обслуживающего персонала – задачи по организации опроса клавиатуры и соответствующего реагирования на нее, выдачи информации на элементы и устройства индикации. Также к ним относятся: организация обмена данными между элементами этой системы с другими системами, контроль и диагностика ошибок в работе и т. п.

Прикладные задачи (функции) ориентированы на конкретное использование системы. Они в свою очередь делятся на следующие:

1) сбор и первичная обработка данных процесса;

2) контроль процесса, включающий как выработку управляющих воздействий, так и обработку информации для обслуживающего персонала;

3) оптимизация процесса.

В управляющих системах получение информации о процессе и ее обработка могут производиться в одном из следующих режимов.

Система может работать в режиме накопления данных с их последующей обработкой. Например, такой режим применяется в измерительных (фиксирующих) системах, где необходима настолько большая скорость получения исходной информации (частота опроса датчиков), что обработка ее между моментами получения отсчетов невозможна. Работа системы при этом разбивается на два выполняемых друг за другом этапа – этап приема информации в некоторый накопительный буфер и этап обработки полученного массива информации. Такие системы применяются, например, при разбраковке изделий после оценки их поведения на кратковременные контрольные воздействия.

Ряд систем работает по заранее однозначно определенным алгоритмам, т. е. поведение системы детерминировано, управляющее воздействие меняется по предварительно заданному закону. Например, включение и выключение исполнительных механизмов осуществляется в заранее установленные моменты времени.

Управляющие системы, которые формируют управляющее воздействие в ходе процесса в зависимости от его текущего состояния, работают в режиме реального масштаба времени. Считывание информации о процессе в них чередуется с ее обработкой, выдачей результатов и управляющих воздействий. Работа системы (и управляющей программы) ведется при этом циклически. В каждом цикле выполняется весь комплекс прикладных задач по получению результата измерения и его обработке. Термин «работа системы в реальном масштабе времени» в этом случае подчеркивает, что управляющая программа и процесс работают в одном временном масштабе – одинаково быстро, так что программа успевает отслеживать и реагировать на все изменения процесса.

Время цикла выполнения прикладных задач в этом случае определяется внешними, не зависящими от проектировщика факторами – частотными свойствами измеряемого сигнала (максимальной скоростью его изменения, постоянными времени управляемых объектов). Чем быстрее может меняться состояние контролируемого процесса, тем чаще нужно производить измерения, чтобы не терять информацию о ходе его течения и возможность управления им. Частота измерений (дискретизации) определяется теоремой Котельникова, в соответствии с которой она должна быть по крайней мере в два раза выше частоты наивысшей спектральной составляющей, присутствующей в исходном сигнале.

Теорема Котельникова определяет лишь границу минимального значения частоты дискретизации. Проектировщик должен задаться конкретным ее значением и, исходя из него, определить параметры регулирования, обработки сигнала, т. е. параметры программы. В дальнейшем для соблюдения этих параметров проектировщик должен обеспечить заданную частоту дискретизации и необходимую ее стабильность. Так как качество функционирования любой системы определяется прежде всего качеством выполнения прикладных задач, то проектировщик выбирает способы решения других задач, исходя из безусловной необходимости выполнения поставленного ограничения.

Рассмотрим способы обеспечения строгой периодичности выполнения задачи измерения – постоянства частоты дискретизации.

Необходимую заданную периодичность выполнения программы проще всего обеспечить, установив в ее конце программную задержку, состоящую из определенного числа «пустых» циклов известной длительности. Длительность этой задержки можно выбрать такой, чтобы ее сумма со временем выполнения основной части программы была равна необходимому периоду дискретизации. Однако в подавляющем большинстве практических случаев такой вариант неприемлем. И не только потому, что при всяком изменении в программе нужно будет каждый раз пересчитывать величину этой задержки. В первую очередь надо иметь в виду, что время выполнения самих программ может меняться, из-за наличия в них логических ветвлений или подпрограмм (действий), длительности выполнения которых различны в зависимости от значений исходных аргументов (например, длительность выполнения подпрограммы умножения). Поэтому в подавляющем большинстве случаев заданная периодичность выполнения программы может быть обеспечена только с помощью таймера, инициирующего начало выполнения программы прикладных задач по прерыванию.

Если же говорить о порядке реализации отдельных прикладных задач в рамках цикла их выполнения, то он диктуется обычно лишь логикой получения необходимого конечного результата (порядком измерения и вычислений).

SolidWorks — простая эффективность в реальном масштабе времени

Похожие статьи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector