книги из ГПНТБ / Судовые системы автоматического контроля (системный подход к проектированию)

Рв —проверка наличия неопределенности II рода. Под неопре­

деленностью II рода понимаем ситуацию, когда существует несколько свободных мест с равными минимальными суммами расстояний от всех уже закрепленных вершин;

D7 — разрешение неопределенности II рода;

Ds — закрепление выбранной вершины за монтажным местом.

Представим укрупненный алгоритм компоновки КФУ в виде схемы процесса программирования для реализации алгоритма на

ЭЦВМ в соответствии с введенными укрупненными операторами.

Для реализации обобщенных операторов Р ъ D 2 требуются следую­ щие операторы:

Р4 — проверка условия а;- <С 0 (закреплена выбранная вершина

или нет); Рь — проверка условия / = 0 (зафиксирована выбранная не­

закрепленная вершина или нет);

Кв — счетчик количества просматриваемых вершин (выполняет

операцию / + 1);

Р1 — проверка условия j ■ < Ф 3 (Ф 3— число незакрепленных

/Сю — счетчик количества закрепленных вершин (выполняет опе­

рацию t + 1);

А 1г— вычисление т = т + Сц (суммарное число связей за­ фиксированной незакрепленной вершины со всеми закрепленными вершинами);

дыдущей зафиксированной незакрепленной вершины со всеми за­ крепленными вершинами);

К 19 — счетчик текущего значения числа незакрепленных вершин

201

/С22 — счетчик числа вершин, имеющих одинаковое суммарное

количество связей просматриваемых незакрепленных вершин с за­

Рассмотрим особенности работы этого алгоритма. После введе­

ния исходных данных (оператор F 4) все текущие переменные алго­

ритма приводятся в исходное состояние (оператор F 2). Затем начи­ нается поиск первой незакрепленной вершины и ее фиксация для вычисления суммарного числа связей зафиксированной незакреплен­

ной вершины со всеми вершинами, которые к данному моменту за­

креплены.

Операторы работают в следующей последовательности. Выби­

рается первая по порядку вершина (оператор F 3) и проверяется, закреплена ли данная вершина или нет (оператор Р4). Если вершина

не закреплена, работает оператор Р 5, проверяющий, фиксирована ли

какая-нибудь вершина. При выполнении этого условия управление передается операторам Кв и Р7. Первый из них показывает число незакрепленных вершин, а второй проверяет, равно ли текущее зна­ чение числа незакрепленных вершин исходному числу или меньше его. Если эти числа совпадают, то управление передается алгоритму

раскрытия неопределенности первого рода, если нет — оператору F3.

Если просматриваемая вершина не зафиксирована, ее необходимо

с тем, чтобы в дальнейшем сравнить его с общим числом незакреплен­

ных вершин. Если вершина закреплена (оператор Р 4), то проверяется,

имеется ли зафиксированная незакрепленная вершина (оператор Р8). Если такой вершины нет, работает оператор Кв- Далее определяется, равно ли число закрепленных вершин общему числу вершин. Если

равно, то управление передается к оператору со, который выводит

на печать результаты компоновки, если нет, производится вычисле­ ние суммарного количества связей зафиксированной незакреплен­ ной ячейки со всеми закрепленными ячейками (операторы Кю< А ц *

202

рается следующая закрепленная вершина, если да, то производится поиск той незакрепленной вершины, у которой суммарное количество связей с закрепленными вершинами наибольшее (операторы А 13, Р и). Эта вершина запоминается по адресу и0. Когда таких вершин не­

тор Я 16 управление передается к оператору раскрытия неопределен­ ности I рода (D4) или к оператору поиска монтажного места для

закрепления найденной вершины и последующего его закрепле­ ния (D6).

Для раскрытия неопределенности I рода требуются следующие

203

КЬ7 — счетчик числа вершин, подлежащих закреплению (совпа­ дает с /С39).

Операторная схема программирования обобщенных операторов Р 3 и Db имеет вид:

Ф з

mk = min £ mk + с<*>,

где k — номер вершины, подлежащей закреплению, и запоминаются в тех же ячейках памяти ОЗУ, в которых были записаны номера вер­

шин, подлежащих закреплению, до раскрытия неопределенности.

Операторная схема программирования обобщенных операто­

ров Р 3 и Da работает следующим образом. Проверяется наличие не­

определенности I рода (оператор Р 2 9). Если неопределенности нет, то управление передается оператору Di обобщенной блок-схемы,

Затем осуществляетсяпоиск всех незакрепленных вершин (опера­ торы F 3 1 ,Р 32, АГ33), вычисление суммарного количества связей вы­ бранной вершины со всеми незакрепленными вершинами (опера­ торы А34, Р 35, Кза) и запоминание этого значения (оператор F S7). Оператор Р 38 проверяет, все ли вершины, подлежащие закреплению, проанализированы. Если нет, то оператор /С38 выбирает следующую по порядку вершину, подлежащую закреплению; если да — управ­ ление передается алгоритму определения минимального значения

лению (операторы Р47, Л48, Р49, К-Оо) и запоминаются (операторы Р 51,

Л62, Къз) и снова переписываются в ячейках памяти ОЗУ, в которых

они были записаны до раскрытия неопределенности I рода (опера­

торы f 54, Л 55, Р 5в, К„).

Перейдем к оператору Di укрупненной блок-схемы алгоритма компоновки. Введем следующие операторы:

Р58— присвоение значений / = 0, п = 0, т = 0, б = 1, s = 0;

F 59 — формирование н = ы„;

204

kП; А7 7 — совпадает с Л7в;

K7S — счетчик числа монтажных мест, имеющих одинаковые зна­

Операторная схема программирования закрепления вершин, под­ лежащих закреплению, на монтажной плоскости (операторы D4, Р6,

Алгоритм закрепления вершины на монтажной плоскости рабо­

тает следующим образом. Все переменные приводятся в исходное со-

205

Стояние (оператор Рьа) и находится первая вершина, подлежащая закреплению (оператор F59). Выбирается начальная координата мон­ тажной плоскости (оператор F eo) и выясняется, занято это монтаж­ ное место или нет (оператор Рв1). Если место занято, то в работу

включаются операторы Р 62, /Свз, ^в4. Кее. Рвв> обеспечивая цикличе­

ский просмотр координат монтажной плоскости до момента нахожде­

ния незанятой координаты. Эта координата фиксируется (опера­ торы Р71, Яе2) и запоминается. Затем снова просматриваются все координаты монтажного пространства и вычисляется Dh (операто­

ры Рео, Рв1, Яв2, /Свз, Рм, Kes, Рвв> Л73, Л74). Полученное значение Dk запоминается и сравнивается с предыдущим его значением. Таким

образом определяются все координаты монтажной плоскости, ко­ торые имеют min Dk. Оператор Я79 определяет наличие неопределен­ ности II рода. Если она имеется, то работает оператор Л 88, раскры­

вающий эту неопределенность, если нет— работают операторы Я80, Квъ Я82, А83, ASi, Ат , которые закрепляют эту вершину за коорди­

натой монтажного места, имеющей min Dk и изменяют соответствую­ щим образом переменные Ф 2, Ф 3, Ф 4. После внесения изменений в мас­ сив a,j проверяется выполнение условия Я86. Если все вершины, под­

лежащие закреплению, закреплены, то осуществляется переход к алгоритму поиска (а) следующей вершины для закрепления, если

нет, то выбирается следующая вершина, подлежащая закреплению (оператор /С87), и процесс протекает аналогичным образом, начиная

с оператора Я58.

Рассмотрим пример реализации алгоритма на ЭВМ «Наири-2».

Задано монтажное пространство размером 4 x 5 (рис. 5.16). Мон­

тажные места с координатами (3.3) и (2.3) заняты (на рис. 5.16 за­

штрихованы).

Для записи исходной информации в ОЗУ машины отведены сле­

—массив В (9324-962)— для записи размера К Ф У . (Процес ‘занесения размера КФУ аналогичен записи номера КФУ);

—массив D (1902ч-1948) — для записи координаты х монтаж­

ного пространства;

— массив Е (1948ч-1993) — для записи координаты у монтаж­

206

Форма занесения исходной информации следующая.

Программа занимает 588 ячеек памяти и состоит из трех под­ программ:

—подпрограмма упаковки входной информации;

—подпрограмма последовательности закрепления КФУ;

— подпрограмма закрепления КФУ за свободными местами в монтажной плоскости.

После ввода исходной информации программа исполняется по

команде 95. Выполнение программы может прекратиться по следу­

ющим причинам:

—неисправность в машине;

—выполнение программы закончено;

—не выполняется условие вместимости.

В последнем случае предварительно будут отпечатаны номер КФУ,

его размеры и координаты свободных мест, затем машина печатает «НЕ МОГУ» и останавливается. В этом случае необходимо вмеша­ тельство оператора. Вводятся соответствующие изменения в масси­ вах (D , Е ) и программа запускается вновь по команде (367ы). Следует заметить, что подобная ситуация возникает чрезвычайно редко и, в основном, из-за несоответствия размера монтажной плоскости сум­ марному размеру размещаемых КФУ, либо из-за очень сильного

разброса размеров КФУ. Поэтому рекомендуется КФУ с очень боль­

шими размерами закрепить заранее.

В процессе решения на печать выводится следующая инфор­ мация:

—количество размещаемых КФУ и количество мест монтажного пространства;

—последовательность закрепления КФУ;

207

— номер и размер КФУ, координаты занимаемого им места мон­

тажного пространства.

Матрица связности вершин графа [С]

1 00 1т

ГЛАВА

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ОЦЕНКИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СУДОВЫХ САК

Судовая САК призвана выдавать информацию о состоянии кон­

тролируемого и управляемого объекта. Эта информация должна

удовлетворять основному требованию — правильно отражать реаль­ ное состояние объекта, что возможно лишь в том случае, если обес­

208

печивается достоверность выдаваемой САК информации. Иначе го­ воря, судовая система контроля (как и любое средство измерения) выполняет свои функции только в том случае, если достоверность ее выходной информации будет приближаться к требуемой. Исходя из этого, можно сказать, что основным и важнейшим критерием

качества судовой САК является достоверность информации (как по каналам измерения и регистрации, так и по каналам сигнализации).

Потеря требуемой достоверности информации приводит фактически

к невыполнению системой своих функций, и такая система становится

не соответствующей своему назначению, некачественной. Качественной систему можно будет считать только тогда, когда

достоверность представляемой ею информации будет сохраняться в течение длительного, заранее заданного времени. Исходя из поло­

жений общей теории надежности, применительно к САК указанное

выше сохранение требуемой достоверности по существу определяется

надежностью этой системы.

Таким образом, под надежностью средств измерений (в том числе и измерительных систем типа САК) понимается их свойство сохра­ нять заданную достоверность информации об объекте контроля, т. е. заданные функции, согласно ГОСТ, в определенных (заданных) ус­ ловиях эксплуатации в течение требуемого промежутка времени.

Достоверность выходной информации САК количественно равна

вероятности события, состоящего в том, что полученный результат

контроля (измерения) является правильным (в пределах установлен­ ных допусков). Следовательно, надежность полностью определяет качество измерительных средств (САК) как наиболее общий крите­ рий. Этот вывод также совпадает с положением о надежности вообще, как способности сохранять качество изделия [43].

§ 6.1

ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

До настоящего времени надежность средств измерений, в том

числе и САК, оценивается по аналогии с оценкой надежности любой

другой механической, электромеханической или электронной си­ стемы. Эта оценка согласно общей теории надежности проводится,

например, по среднему времени безотказной работы ТСтК или по интенсивности отказов

Однако для средств измерений этого недостаточно, так как за

время безотказной работы указанные средства должны еще обеспе­ чивать достоверность результатов измерений, а САК имеют свои

специфические особенности, которые необходимо учитывать. Но такие особенности часто играют существенную роль и должны учи­

тываться при оценке надежности. К особенностям систем САК сле­

дует отнести следующие:

1) системы САК — это информационно-измерительные системы

(ИИС);

2) сложность и многофункциональность;

3)неравноценность выполняемых функций (например, измере­

ние, сигнализация, регистрация, аварийное предупреждение и т. п.);

4)выход из строя одного или нескольких элементов либо кана­

лов не приводит к отказу всей системы, а только снижает эффектив­ ность ее функционирования;

5)информация от различных источников обрабатывается не­

равнозначно (для измерения, сигнализации или управления);

6) по ряду каналов информация резервируется (например, п главным параметрам).

Учитывая указанные особенности для полной и всесторонней оценки надежности САК, нельзя считать достаточным применение

одного-единственного критерия, как например вероятности безот­ казной работы Р (t). Это тем более верно, что для такой многоканаль­ ной и многофункциональной системы, какой является САК, не пред­ ставляется возможным однозначно определить, что принимается за

отказ системы. И данный вопрос в литературе по надежности окон­

чательно еще не решен.

При анализе состава, структуры и особенностей САК представ­ ляется целесообразным иметь некоторое множество критериев, ко­ торые позволили бы оценить надежность в том понимании, как это трактуется в общей теории надежности (т. е. безотказность в работе в течение определенного времени, а также конструктивная и струк­ турная приспособленность к восстановлению); произвести сравни­ тельную оценку различных элементов системы по надежности; на­

метить пути повышения надежности. При таком подходе следует

разбить структуру системы на три уровня по степени сложности

составляющих элементов, как это показано на рис. 6.1.

Рассмотрим характерные особенности уровней, исходя из пред­ положения, что отказы в системе образуют простейший поток со­

бытий. Это подтверждается большим статистическим материалом для

210