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, Q_0TH, 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: 2014-11-18