Распределение алгоритма процесса управления на подсистемы.

При проектировании систем управления сложными процесса­ми для удобства эксплуатации и организации работы алгоритм системы обычно делят на подсистемы. Это дает возможность учи­тывать специфику работы отдельных частей системы и требований к их аппаратуре, создает условия для параллельного выполнения работы большим числом разработчиков, и сокращения времени создания системы.

Деление алгоритма системы, управляющей процессом, на под­системы и на части внутри подсистем, определяется сложностью системы и алгоритма ее работы.

Рассмотрим основные положения, которым необходимо сле­довать при распределении алгоритмов по подсистемам.

1. Алгоритм подсистемы должен удовлетворять следующим условиям:

а) алгоритм задачи, решаемой подсистемой, должен иметь минимальное число связей с остальными подсистемами как по ко­личеству цепей передачи данных, так и по объему и времени об­мена данными,

б) алгоритм подсистемы должен иметь автономный контроль работоспособности;

в) алгоритм должен соответствовать требованиям к аппара­туре подсистемы как по условиям работы, так и по надежно­сти и достоверности работы, а также возможность использова­ния выпускаемой промышленностью и имеющейся в продаже аппаратуры.

2. Деление алгоритма системы на алгоритмы подсистем в ряде областей связано с традиционным распределением зон ответст­венности и специфики работы, которые необходимо учитывать. Например, система управления кораблем делится на подсистемы управления навигацией, управления двигателями, управления свя­зью и т.п.

3. При делении на подсистемы необходимо учитывать слож­ность их алгоритмов, которые определяют длительность и затраты на создание программного обеспечения (ПО) подсистемы. Близкие объемы ПО подсистем при одновременном их изготовлении, спо­собствуют сокращению времени на создание системы.

Например, структурная схема деления системы на подсистемы может иметь вид, показанный на Рисунке 10. Система имеет пять входных каналов, по которым подаются данные. Каждый канал передает определенные величины, имеющие заданное число разрядов и время или частоту поступления.

Система имеет три выходных канала (1В, 2В, 3В), по которым производится выдача выходных данных. Число выходных данных, поступающих по каждому каналу, их разрядность и период выдачи определены решаемым алгоритмом.

Рисунок 10 – Пример деления системы на подсистемы.

Разделим систему на четыре подсистемы. Каждая подсистема характеризуется числом входных данных, которые делятся на внешние, т.е. поступающие в систему извне, и внутренние, посту­пающие от подсистем системы, и числом выходных данных, кото­рые могут быть внешними выходными данными, т.е. выдаваемые из системы, и внутренними данными, которые выдаются в подсис­темы.

Подсистема 1 имеет внешние входные данные 1,2,3 и внут­ренние выходные данные 1.3, 1.4, 1.2.

Подсистема 2 имеет внутренние входные данные 1.2, 3.2 и внешние выходные данные 1В, 2В. Подсистема 3 имеет внешние 3, 4, 5 и внутренние — 4.3, 1.3 входные данные и выходные данные 3.2,3.4

Подсистема 4 имеет внешний вход 5 и внутренние входные 1.4, 3,4 данные и внешние выходные 3В и внутренние выходные 4.3 данные.

Приведенные данные по количеству связей в системе и между подсистемами можно представить в виде таблицы, состоящей из трех частей. Первая часть — внешние входы в систему, вторая часть — внешние выходы из системы, третья часть — внутренние связи между подсистемами (Рисунок 11).

Общее число внешних связей у системы

где N_Bnci — количество внешних связей у i-й подсистемы

B_jвх— количество j внешних входных связей у i-й подсистемы, B_jвых—количество j внешних выходных связей у i-й подсистемы. Определим количество связей у каждой подсистемы

где B_kB — количество k внутренних связей у i-й подсистемы.

Рисунок 11 – Таблица связей между подсистемами.

Каждая связь характеризуется объемом передаваемой информации (количеством данных и их разрядностью) и цикличностью ее передачи. В ряде случаев поступление внешней информации может задаваться частотой или временем передачи данных и пе­риодом их повторения. Возможны подобные требования и к вы­ходной информации.

При создании системы управления процессом деление ее ал­горитма на алгоритм подсистем весьма важное и ответственное решение, так как оно позволяет формально оценить трудоемкость создания системы в целом, а также определить необходимое количество и квалификацию команд разработчиков для реализации проектных решений для каждой подсистемы.

Рациональное распределение алгоритма между подсистемами сокращает затраты на их эксплуатацию и способствует повыше­нию эффективности работы. Затраты на изготовление системы, состоящей из подсистем, их совместная отладка и проверка во многом определяются приведенными выше положениями о разде­лении алгоритма системы на подсистемы.