3. Логико-динамические модели мультирежимных систем

Мы обсудили различные случаи применения динамической модели. Они весьма разнообразны, однако они, конечно же, не обслуживают все возможные на практике типы информационно-управляющих систем. Легко представить себе, например, устройство автоматики, работающее в нескольких режимах. Назовем его мультирежимной системой. На рис. 4.13 представлена граф-схема алгоритма (логико-динамическая модель) такой системы, где прямоугольники обозначают различные режимы управления или измерения Р1 – Р4, описываемые моделью динамической системы, а ромб – условие Δ, определяющее выбор очередного режима. В этом случае обобщенно структуру диагностируемой системы можно представить в виде двух взаимодействующих устройств – управляющего и операционного (рис. 4.14). При этом управляющее устройство управляет переходами системы между режимами, а операционное устройство перерабатывает входную информацию u в выходную y в соответствии с алгоритмом текущего режима.

В операционном устройстве можно выделить части, соответствующие различным режимам (рис. 4.14). Эти части могут как различаться между собой, так и существенным образом пересекаться. Управляющее устройство может иметь иерархическую структуру. Так, например, в случае двух ступеней иерархии высшая (УУ) из них определяет переходы между режимами, а низшая (УУ₁ – УУ₄) – управление в рамках конкретных режимов. Последние, как показано на рис.4.15, конструктивно могут быть совмещены с операционными устройствами.

В зависимости от того, как реализовано управляющее устройство – является ли оно непрограммируемым, программируемым или содержит в себе элементы обоих подходов – принято различать системы с жесткой логикой управления, с программируемой логикой управления и смешанного типа. В системах с жесткой логикой управления управляющее устройство реализуется в виде некоторого цифрового автомата, а при программируемом подходе – с использование процессора, алгоритм работы которого определяется используемой программой. Заметим, что любой процессор можно рассматривать как мультирежимное устройство. При этом роль операционного устройства играет арифметико-логическое устройство, которое по сигналам от управляющего устройства исполняет микропрограммы команд. Заметим, что части операционного устройства, работающие в разных режимах, могут существенным образом пересекаться. В этом смысле арифметико-логическое устройство является хорошим примером.

Подытоживая настоящий подраздел, заметим, что мы по существу рассмотрели четырехуровневую иерархию компонент распределенной системы. Действительно, сама распределенная система состоит из локальных мультирежимных систем. В свою очередь, мультирежимная система состоит из набора динамических устройств, в состав которых входят безынерционные преобразователи. Для каждого класса компонент, составляющих уровень иерархии, мы рассмотрели возможные описания (модели). В результате можно говорить об иерархии или о шкале моделей. Слово «шкала» обозначает в этом случае существующую упорядоченность на множестве моделей.