Глава 1. Системы реального времени
В главе 1 системы реального времени рассматриваются с позиций структурно-логического подхода. В данном подходе система реального времени даётся на уровне различных структурных схем без «физики» реализации их компонент. Фактически здесь рассматриваются общие принципы реализации систем реального времени, что позволяет использовать их при изложении конкретных систем такого типа, построенных на микропроцессорах (вспомните высказывание Гельвеция).
Управление
ЦЕЛЬ – дать понятие УПРАВЛЕНИЕ.
В данном разделе анализируется первое понятие (управление) из логической последовательности, приведённой в концепции лекционного материала.
Управление можно определить как средство достижения каких – то определенных, заданных целей. Из этого следует, что управление, как компонента, появляется тогда, когда задаётся цель. Так как это универсальное определение, то оно применимо к широчайшей сфере деятельности человека. Примеры задаваемых целей: 1. Цель: разработка устройства, определяющего поднятие микротелефонной трубки в стационарном телефоне. 2.Цель: жители данной территории должны быть обеспечены телефонной связью. 3. Цель: продукция предприятия должна быть наилучшего качества при наименьших затратах и т.д.
Управление как средство достижения цели Поставленная цель реализуется в объекте управления, т.е. объект является средством достижения цели(ей). В такой интерпретации, введение понятия объект условно «разделяет» окружающий мир как бы на две части: объект и всё остальное (среда) (рис.1.1.1). Но, если объект создан в среде, то естественно, что среда каким – то образом воздействует на объект и объект каким – то образом воздействует на среду. Например, если построена АТС, то жители данного района, подключённые к этой АТС, являются «средой» для неё. Для технических систем средой является то, с чем связан объект по своему входу и выходу. Связь объекта со средой в широкой трактовке это ни что иное, как сигналы на входе объекта (на рис.1.1.1 они обозначены через X), и сигналы, которые должен выдавать сам объект в среду (на рис.1.1.1 они обозначены через Y).
Здесь:
X – сигналы из среды на объект;
Y – сигналы из объекта на среду.
рис. 1.1.1 Выделение объекта из среды
На основе графического представления (рис 1.1.1) данного выше абзаца, рассмотрим аналитическую запись. В ней объект управления интерпретируется как преобразователь (F) сигналов из среды X в сигналы Y из объекта. В формальном виде такая взаимосвязь описывается как:
Y = F (X) (1.1.1)
Высокая абстрактность выражения 1.1.1, подразумевает и широкий диапазон конкретных областей его применения. Примеры.
1. Любое предприятие (или цех в нём) может рассматриваться как F. Тогда X – сырьё (заготовки), поступающее на вход предприятия (цеха), а Y – готовая продукция, производимая предприятием (цехом), которая трактуется как преобразователь сырья (заготовок) в готовую продукцию.
2. Административная организация может рассматриваться как преобразователь F, потока входящих бумаг (X) в поток исходящих бумаг (Y) из неё. /Проанализируйте, используя данный пример, чем является наш университет как административная (а не учебная!) организация по отношению лично к Вам/.
3. Лектор и студенты. Что здесь F, X, Y? / Подсказка: Вы - F/.
4. Если Вы работаете, то представьте Вашу работу через F, X, Y где F, естественно, Вы.
Таким образом, можно сказать, что с причинно – следственной точки зрения, главным свойством объекта управления является преобразование каких – то причин X в следствия Y.
Примем теперь преобразование за цель (т.е. преобразование трактуется как цель (что), которую нужно достичь) и рассмотрим, как оно должно быть реализовано.
Как реализуется управление? Сам по себе объект ничего преобразовывать не будет. Преобразование осуществляется управлением (U) объекта, которое выступает как дополнительное воздействие на объект, в результате которого объект должен достигать запланированной цели. Это означает, что управление U должно так изменять состояния объекта, чтобы оно совпало с заданной для объекта целью. Например, наличие самого предприятия с его помещениями, станками (оборудованием) не приведет к выпуску продукции до тех пор, пока не будет осуществляться управление процессом производства продукции.
Какая информация нужна для управления? Для управления необходимо получать информацию о:
♦ состояниях среды (X);
♦ состояниях объекта (Y) /т.е. то, как реагирует объект на среду/;
♦ цели, которую нужно достигнуть.
рис. 1.1.2 Принцип управления объектом
Рис.1.1.2 позволяет уточнить исходное понятие объект, это не просто объекта, а управляемый объект, т.е. компонента на рис.1.1.2, состоящая из двух частей: собственно объект и его управление.
Рис.1.1.2 является самой общей схемой управления, применимой к объектам любой природы. При этом X, Y, U можно образно трактовать как:
X – возмущения, которые оказывает среда на объект.
U – выработка продукта управления.
Y – реакция объекта с помощью выработанного продукта управления, на возмущения от среды.
Научное понятие управление определяется как функция организованных систем, обеспечивающая:
► сохранение их структуры;
► поддержание режима деятельности на основе реализации программ достижения цели(ей) системы.
Дальнейшая детализация рис.1.1.2 проводится в следующем разделе.