Устройство для моделирования процесса функционирования системы управления
DEVICE FOR SIMULATION OF PROCESS OF CONTROL SYSTEM FUNCTIONING

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при исследовании качества и эффективности функционирования систем управления, а также для моделирования процессов в система управления различного назначения.
Известны своим практическим использованием устройства, для моделирования систем массового обслуживания, содержащие: генератор, формирователь входного потока импульсов, регистр сдвига, шифратор, счетчик, блок статистической обработки.
Недостатком данного типа устройств является сравнительно медленное моделирование реальных процессов функционирования систем.
Наиболее близким по технической сущности является (SU №1418740 1988 г.) устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее: генераторы входных требований, наборное поле, реверсивные счетчики, которых через логические элементы И соединены с генераторами требований, регистр управляющего слова, дешифратор.
К
Применение подобных устройств ограничивается функциональными возможностями устройства, не позволяющими производить вычисление значения основного показателя эффективности функционирования систем управления, в качестве которого принимается вероятность своевременного доведения приказов до пунктов управления (P).
К
Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего на основе исходных данных производить расчет значения вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления (P).
Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство содержащее: генераторы входных требований, наборное поле, реверсивные счетчики, которых через логические элементы И соединены с генераторами требований, регистр управляющего слова, дешифратор, введены блок ввода исходных данных; блок построения цепочек доведения информации от источника к получателю; блок определения надежность функционирования цепочки; блок расчета вероятности функционирования пунктов управления; блок расчета технической готовности; блок учета передачи информации между смежными пунктами управления; блок доведения приказов до пунктов управления; блок расчета времени обработки; блок расчета времени передачи; блок расчета вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления; блока вывода результатов моделирования, при этом выход блока ввода исходных данных (1) соединен со входом блока построения цепочек доведения информации от источника к получателю (2) и входом блок расчета времени обработки (5), выход блока построения цепочек доведения информации от источника к получателю (2) соединен со входом блока учета передачи информации между смежными пунктами управления (4) и входом блока расчета технической готовности (3), выход которого соединен со входом блока расчета вероятности функционирования пунктов управления (6), выход блока расчета вероятности функционирования пунктов управления (6) соединен с первым входом блока определения надежность функционирования цепочки (8), выход блока учета передачи информации между смежными пунктами управления (4) соединен со вторым входом блока определения надежность функционирования цепочки (8), выход которого соединен с первым входом блока доведения приказов до пунктов управления (9), выход блока расчета времени обработки (5) соединен со входом блока расчета времени передачи (7), выход которого соединен со вторым входом блока доведения приказов до пунктов управления (9), выход блока доведения приказов до пунктов управления (9) соединен со входом блока расчета вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления (10), выход которого соединен со входом блока вывода результатов моделирования (11).
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен возможный вариант построения устройства для моделирования процесса функционирования системы управления, который содержит:
1. блок ввода исходных данных;
2. блок построения цепочек доведения информации от источника к получателю;
3. блок расчета технической готовности;
4. блок учета передачи информации между смежными пунктами управления;
5. блок расчета времени обработки;
6. блок расчета вероятности функционирования пунктов управления;
7. блок расчета времени передачи;
8. блок определения надежности функционирования цепочки;
9. блок доведения приказов до пунктов управления;
10. блок расчета вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления;
11. блок вывода результатов моделирования.
z
mp
ƒ
ƒ,ƒ+1
ƒ
ƒ,ƒ+1
Работает устройство для моделирования процесса функционирования системы управления следующим образом: в блок ввода исходных данных, вводят следующие параметры: - время функционирования пунктов управления в соответствии с предназначением; Т - обще время нахождения пунктов управления, на дежурстве; L - количество каналов связи между ƒ и ƒ+1 элементами систем пунктов управления;  - вероятность доведения сигнала по 1-му каналу связи;  - вероятность сохранения ƒ-го пункта управления при воздействии по нему; F - количество пунктов управления в z-ой цепочке; T - требуемое время доведения приказов; значение - α; значение - β; A (A) - минимально возможное время обработки (передачи) приказов; B (B) - максимально возможное время обработки (передачи) приказов. После в блоке построения цепочек доведения информации от источника к получателю, происходит построение графа и на основе его анализа, строятся возможные цепочки доведения информации от источника к получателю. Цепочки доведения приказов строятся для каждой пары главный управляющий пункт - промежуточный пункт управления, цепочка считается новой и принимается для дальнейшего рассмотрения, если в ней есть хотя бы один промежуточный пункт управления, отличающий ее от предыдущих.
В блоке расчета технической готовности происходит определение значения коэффициента технической готовности, в соответствии с выражением:
где,  - время функционирования пунктов управления в соответствии с предназначением.
T - обще время нахождения пунктов управления, на дежурстве.
После, в блоке учета передачи информации между смежными пунктами управления происходит расчет вероятности передачи информации между смежными пунктами управления с учетом организованных между ними физических сред по которым передается сигнал  в соответствии с выражением:
где, L - количество каналов связи между ƒ и ƒ+1 элементами систем пунктов управления;
- вероятность доведения сигнала по 1-му каналу связи.
В блоке расчета времени обработки происходит определение значения времени обработки приказов на пункте управления, с учетом времени работы аппаратуры по обработке введенной в нее информации. Времена обработки приказов на пунктах управления и времена передачи приказов между пунктами управления подчинены β - распределению в интервале от минимального, до максимального значения времени. На основе определения параметров β - распределения и определений значений минимального и максимального времени обработки и передачи приказов определяются математические ожидания и дисперсии времени обработки и передачи приказов на каждом пункте управления входящим в выбранную цепочку в соответствии со следующими выражениями:
ƒ
ƒ,ƒ+1
где, A (A) - минимально возможное время обработки (передачи) приказов;
ƒ
ƒ,ƒ+1
B (B) - максимально возможное время обработки (передачи) приказов.
ƒ
После, в блоке расчета вероятности функционирования пунктов управления происходит расчет значения вероятности функционирования пунктов управления в соответствии со своим предназначением (Р), в соответствии с выражением:
где,  - вероятность сохранения ƒ-го пункта управления при воздействии по нему.
- коэффициент технической готовности;
В блоке расчета времени передачи рассчитывается среднее время доведения приказов по выбранной цепочке, в соответствии с выражением:
рассчитывается дисперсия времени доведения приказов, в соответствии с выражением:
mp
после чего рассчитывается вероятность доведения приказов по z-ой цепочки за T, в соответствии с выражением:
После, в блоке определения надежность функционирования цепочки рассчитывается вероятность доведения приказов до пунктов управления по рассматриваемой цепочке  в соответствии с выражением:
ƒ
где, P - вероятность функционирования пунктов управления в соответствии со своим предназначением (ƒ - порядковый номер пункта управления в цепочке);
ƒ,ƒ+1
Fz,Fz+1
P - вероятность передачи информации между ƒ и ƒ+1 пунктами управления (P=1);
z
F - количество пунктов управления в z-ой цепочке.
mp
В блоке доведения приказов до пунктов управления происходит расчет и оценивание значения вероятности доведения приказов по z-ой цепочки за время не превышающее T, которое определяется с учетом времени обработки приказов на пунктах управления и времени передачи их между ними, в соответствии с выражением:
где, z - номер цепочки доведения;
- вероятность доведения приказов до пунктов управления по рассматриваемой цепочке;
mp
- вероятность того, что время передачи приказов по z-й цепочки не превысит T;
mp
T - требуемое время доведения приказов.
В блоке расчета вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления происходит расчет значения вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления по всем возможным цепочкам доведения приказов в системе управления, в соответствии с выражением:
где, Z - количество цепочек доведения приказов в системе управления;
mp
T - время, за которое необходимо довести приказ от управляющих пунктов управления до конечных пунктов управления.
К
После чего, с помощью блока вывода результатов моделирования, выводиться рассчитанное значение показателя P.
При моделировании процесса функционирования системы управления, введены следующие допущения:
- времена обработки приказов на пунктах управления и времена передачи приказов между пунктами управления подчинены β - распределению в интервале от минимального, до максимального значения времени;
- суммарное время доведения приказов по выделенной цепочке распределено по нормальному закону распределения;
- вероятность сохранения ƒ-го пункта управления при воздействии по нему для условий мирного времени равна единице;
- время функционирования пунктов управления в соответствии с предназначением, определяется с учетом времен проведения технического обслуживания и устранения неисправностей, влияющих на процесс функционирования.
z
mp
ƒ
ƒ,ƒ+1
ƒ
ƒ,ƒ+1
ƒ
ƒ,ƒ+1
z
mp
ƒ
ƒ,ƒ+1
z
ƒ
z
ƒ,ƒ+1
ƒ
ƒ,ƒ+1
ƒ
ƒ
ƒ+1
z
mp
z
К
Указанная последовательность моделирования процесса функционирования системы управления реализуется следующим образом. При запуске устройства от внешнего источника, не показанного на чертеже, в блок ввода исходных данных (1), вводят следующие параметры:  - время функционирования пунктов управления в соответствии с предназначением; Т - общее время нахождения пунктов управления, на дежурстве; L - количество каналов связи между ƒ и ƒ+1 элементами систем пунктов управления;  - вероятность доведения сигнала по 1-му каналу связи;  - вероятность сохранения ƒ-го пункта управления при воздействии по нему; F - количество пунктов управления в z-ой цепочке; T - требуемое время доведения приказов; значение - α; значение - β; A (A) - минимально возможное время обработки (передачи) приказов; B (B) - максимально возможное время обработки (передачи) приказов. Из блока ввода исходных данных (1) на вход блока построения цепочек доведения информации от источника к получателю (2), подается 6 параметров: ; Т; L;  а на вход блока расчета времени обработки (5), подается 6 параметров: α; β; B (B); F; T; A (A). Из блока построения цепочек доведения информации от источника к получателю (2), на вход блока расчета технической готовности (3), подается 4 параметра: F;  Т. Из блока расчета технической готовности (3) на вход блока расчета вероятности функционирования пунктов управления (6), подается 3 параметра: . Из блока расчета вероятности функционирования пунктов управления (6), на первый вход блока определения надежность функционирования цепочки (8) подается 2 параметра: P; F. Из блока определения надежность функционирования цепочки (8) на первый вход блока доведения приказов до пунктов управления (9) подается 1 параметр:  Из блока построения цепочек доведения информации от источника к получателю (2), на вход блока учета передачи информации между смежными пунктами управления (4) подается 2 параметра: L; . Из блока учета передачи информации между смежными пунктами управления (4) на второй вход блока определения надежность функционирования цепочки (8) подается 1 параметр: P. Из блока расчета времени обработки (5) на вход блока расчета времени передачи (7) подается 6 параметров: M[t]; M[t]; D[t]; D[t,]; F; T. Из блока расчета времени передачи (7) на второй вход блока доведения приказов до пунктов управления (9) подается 2 параметра:  Из блока доведения приказов до пунктов управления (9) на вход блока расчета вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления (10) подается 1 параметр: P, после чего результатом работы данного блока, является расчет параметра P, который подается на вход блока вывода результатов моделирования (11).
К
Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей достигается требуемый технический результат - расширение функциональных возможностей за счет расчета значения вероятности своевременного доведения приказов до пунктов управления (P), характеризующей процесс функционирования системы управления.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. SU №855667 1981 г.
2. SU №1241251 1986 г.