Распределенные системы управления

Распределенные системы управления

Для распараллеливания операций обработки информации в САУ реального времени с целью ускорения формирования управляющих воздействий, повышения надежности, производительности и гибкости применяемых микроЭВМ используется два класса структур цифровых САУ: многомикропроцессорные САУ (рис. 8.5.1) и многомашинные САУ (рис. 8.5.2) [1, 2, 8, 14, 16, 23].

Распределенные системы управления

Рис. 8.5.1 — Многомикропроцессорная система управления

Многомикропроцессорные САУ с параллельной работой ряда микропроцессоров на общую шину ЭВМ позволяют реализовать одновременное выполнение нескольких команд и нескольких программ и повысить производительность вычислений [2]. Однако при этом сохраняются все недостатки САУ с центральной управляющей ЭВМ — низкая надежность из-за отсутствия резервирования и необходимость длинных линий связей с объектами управления.

Многомашинные САУ с взаимосвязанным использованием определенного числа микроЭВМ позволяют создавать децентрализованные распределенные системы управления, обеспечивающие повышение надежности, экономичности, простоты и удобства эксплуатации, гибкости, живучести и производительности цифровых частей САУ [2, 39, 40]. Такие САУ строятся по следующим основным вариантам топологии многомашинных распределенных систем (рис. 8.5.2): а) иерархическая; б) шинная; в)сетевая; г) кольцевая; д) матричная; е) последовательная. МикроЭВМ изображены прямоугольниками, объекты управления — кружками, каналы информационных связей — линиями.

В распределенных САУ децентрализация предполагает не только рассредоточение аппаратуры по объектам управления, но и распределение функций обработки информации и управления между автономными микроЭВМ, в том числе и параллельное дублирование функций для обеспечения надежности и живучести системы. Поэтому, в отличие от систем с центральной ЭВМ и многомикропроцессорной ЭВМ, в распределенных САУ выход из строя любой микроЭВМ не приводит к отказу всей системы управления.

В распределенных системах управления для дистанционного сбора информации от многочисленных датчиков могут вводиться так называемые вынесенные
измерительные станции, которые получают и обрабатывают сигналы от датчиков и передают цифровую информацию в процессоры управляющих микроЭВМ. Вынесенные измерительные станции имеют собственный микропроцессор, мультиплексор и аналого-цифровой преобразователь, что позволяет разгрузить управляющие микроЭВМ от выполнения многих локальных функций и расширить их возможности при выполнении основных функций цифровых регуляторов в САУ.

См. также:  Оценка влияния случайных воздействий на САУ

Распределенные системы управления

Рис. 8.5.2 — Топология распределенных САУ

Режимы работы управляющих микроЭВМ подразделяются на режимы пакетной обработки задач (расчеты экономического и научно-технического характера, где время выполнения расчетов не влияет на результаты) и режимы работы в реальном времени, где результаты расчетов должны выдаваться с достаточно высокой скоростью, обеспечивающей своевременную отработку измененй внешних условий. Время ответа управляющей ЭВМ на внешние воздействия не должно превышать время регулирования, которое по теореме Котельникова равно Распределенные системы управления, где Распределенные системы управления и Распределенные системы управления — частота среза амплитудно-частотной характеристики САУ, иначе возникнет неустранимое запаздывание.