18. Структура системы, иерархия управления и структура по.
Проектирование системы и ПО нужно начинать с разработки структуры. Этот процесс также называется декомпозицией. При декомпозиции сложной системы, естественным образом декомпозируется и её ПО. Логичная декомпозиция системы всегда выстраивается в иерархическую структуру, которая облегчает разработку и отладку отдельных структурных единиц ПО. Пример структурной иерархии будет рассмотрен далее, но стоит сразу упомянуть, что такое разбиение позволяет разрабатывать и модифицировать компоненты ПО в отрыве от остальной системы, т. е. игнорируя компоненты верхнего, нижнего и того же уровня иерархии.
Рассмотрим пример управления в ЦВМ стиральной машины, который исходит от иерархической структуры программы её управления. Изначально всё кажется сложным, т. к. мы имеем множество единиц оборудования, которым нужно управлять в соответствии с выбранным режимом стирки.
Сложная система естественным образом разбивается на структурные части. На рисунке ниже горизонтальной черты обозначены единицы оборудования, а выше черты — их соответствующие программные модули управления, которые отвечают за только за свою элементарную задачу.
СТС легко приобретает иерархическую структуру управления. Заданный режим стирки представлен программой-супервизором или программой комплексного функционирования (ПКФ). ПКФ реализует последовательность инициализации и работы нужных программных модулей управления отдельными элементами машинки (в том числе и параллельные работы). В итоге требуемая аппаратура включается в нужном для проведения стирки порядке.
Получилось ПО двухуровневой иерархической структуры. ПКФ будет столько, сколько у машинки имеется режимов стирки.
Ещё более сложный пример СТС управления подсистемами спутника. Тут без рисунка, но можно представить, что над ПКФ ещё появляется уровень программ планирования работы бортового комплекса. Эти программы автоматически выбирают нужный режим работы спутника. Под ПКФ у спутника будут находится не маленьких программы по управлению единицей оборудования, а полноценные собственные иерархические системы устройств спутника (например у машинки есть клапан воды, а у спутника будет целая иерархическая подсистема управления угловым движением).
19. Цикличность (периодичность) во времени решения задач управления и работы.
В чём заключается периодичность во времени задач управления, да и просто работы ПО?
Рассмотрим некоторую задачу управления A на временной диаграмме. Фазы A1, A2 и A3 означают ввод данных (съём показаний со счётчиков), обработку информации и управляющее воздействие на ОУ соответственно.
Посмотрим на нашу задачу. По диаграмме видно, что ввод данных в задачу управления производится дискретно в один момент времени (A1), после этого данные об управляемых координатах не обновляются. Такая же ситуация в ходе управляющего воздействия (A3). Воздействие задаётся дискретно, и в момент его выполнения система уже успела отклониться от первоначальных данных в ходе фаз A1 и A2. Всё это приводит к тому, что управляющее воздействие в A3 не приведёт к систему к точно требуемому состоянию.
Но это нормально! И как раз в решении этой проблемы заключается цикличность (периодичность) работы ПО.
Для ликвидации отклонений управляемых координат цикл управления необходимо бесконечно повторять через каждый период T. Величина периода определяется допустимым значением этих ненаблюдаемых отклонений за время выполнения задачи управления, то есть динамикой системы.
Такая периодичность характерная для множества систем. В контуре управления самолётом этот период будет очень маленький, чтобы не увести ОУ из состояния равновесия, тогда как в системе бухгалтерского учёта задача расчёта зарплаты может выполняться раз в месяц.