Алгоритмов управления

Особенно эффективно использование операционных (арифметических) конвейеров в специализированных вычислительных устройствах с ограниченным набором алгоритмов обработки входных потоков данных, так как в этом случае возможно разбиение АЛУ на большое число простейших быстродействующих конвейерных блоков при небольших схемных и временных потерях на их коммутацию.

Реализация алгоритмов обработки радиотехнической информации, в которых необходима высокая точность вычислений, наталкивается на трудности, связанные с недостаточной разрядностью представимых данных. Кроме того, в системе команд МП К1810ВМ86 отсутствуют операции с данными, представленными с плавающей запятой, что затрудняет обработку чисел, изменяющихся в широком диапазоне. Для увеличения разрядности данных и выполнения арифметических операций с плавающей запятой можно составить соответствующие подпрограммы, однако их выполнение будет занимать значительное время. Более эффективным с точки зрения производительности МПС является использование специальных аппаратных средств. К таким средствам в микропроцессорном комплекте серии К1810 относится вспомогательный процессор (сопроцессор) К1810ВМ87, который называют специализированным сопроцессором для выполнения арифметических операций над числами с плавающей запятой (будем для краткости обозначать его ВМ87). Сопроцессор ВМ87 позволяет работать с тремя типами данных; целыми числами, представленными в двоичной системе счисления; целыми числа-

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В РТС

Глава 4. Программная реализация алгоритмов обработки информации

Прием шумоподобных сигналов. При приеме шумоподобных сигналов возникает ряд конструктивных трудностей. Основные параметры устройств оптимального приема шумоподобных сигналов на практике отличаются от идеальных. Прежде всего от идеальных отличаются условия выполнения требуемых алгоритмов обработки сигналов, например интегрирование, суммирование и т. п. Возникают также паразитные явления — затухание и переотражение в линиях задержки, паразитные связи и т. д.; имеют место производственные погрешности радиоэлементов; наблюдается влияние дестабилизирующих климатических факторов. Это влияние на качество

Интенсивное развитие цифровой техники привело к распространению численных методов и в области динамических измерительных преобразований. В частности, в последние годы стали широко применяться цифровые фильтры. Их основным преимуществом перед аналоговыми фильтрами является возможность реализации сложных перестраиваемых алгоритмов обработки сигналов, которые практически неосуществимы с псмощью аналоговой техники. При этом точность обработки сигнала цифровыми фильтрами может быть неизмеримо выше точности обработки сигналов в аналоговых фильтрах [32, 65].

В а-перцептронах оказываются недоступными для опознания объекты, перемещающиеся по рецептор-ному полю и изменяющиеся по 'Масштабу. Для того чтобы проводить обобщения подобного рода, необходимо применение специальных алгоритмов обработки.

Использование в составе ИВ К свободно программируемой ЭВМ позволяет обеспечить автоматизированную обработку измерительной информации в реальном масштабе времени, изменение программным путем алгоритмов обработки информации, гибкую пере-

емой логики. Этот материал позволит расширить представления о способах построения цифровых устройств обработки данных. В последующих разделах книги достаточно подробно изложены приемы проектирования МПУ на немикропрограммируемых микропроцессорных комплектах серий КР580, КР1810, а также МПУ на микропрограммируе-мых микропроцессорных комплектах серий К589 и КР1804. Даются основные представления о средствах, используемых при отладке аппаратных и программных средств МПУ. Книга завершается рассмотрением ориентированных на реализацию в микропроцессорных устройствах алгоритмов обработки данных, наиболее часто встречающихся при решении радиотехнических задач.

Качество работы автоматизированной системы обработки радиолокационной информации зависит в первую очередь от оптимальности выполнения каждой из операций обработки. Синтез оптимальных алгоритмов обработки производится в соответствии с некоторыми, наперед заданными критериями, выбираемыми в зависимости от существа решаемых задач и конкретных требований, предъявляемых к ним.

В гл. 4 рассматриваются особенности построения и проектирования устройств обработки сигналов в радиотехнических системах. На основе известных результатов, вытекающих из теории статистического синтеза алгоритмов обнаружения сигналов, и оценки их параметров, излагаются возможности практической реализации таких устройств на современной элементной базе, в частности на микропроцессорной. Специфика микропроцессорной реализации радиотехнических устройств заключается в разделении алгоритмов обработки на тесно взаимодействующие между собой аппаратную и программную части. С этих позиций рассмотрены особенности проектирования устройств поиска и обнаружения, временной фиксации и дискриминиро-вания сигналов.

ность предписаний, выполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Отличительными особенностями алгоритмов управления ТС являются: 1) тесная временная связь алгоритма с управляемым ТП; 2) хранение рабочих программ, реализующих алгоритмы управления, в основной (оперативной) памяти управляющей вычислительной машины (УВМ) для обеспечения доступа к ним в любой произвольный момент времени; 3) превышение удельного веса логических операций в алгоритмах над удельным весом арифметических операций; 4) разделение алгоритмов на функциональные части; 5) реализация алгоритмов управления ТС в режиме разделения во времени.

Из второй особенности алгоритмов управления ТС вытекают жесткие требования к объему памяти, необходимой для реализации алгоритма.

Для учета пятой особенности алгоритмов управления необходимо разрабатывать операционные системы реального времени и планировать очередность загрузки модулей, реализующих алгоритмы решений задач управления ТС и их выполнение в зависимости от приоритетов.

6. Основные особенности алгоритмов управления ТС.

В связи с широким внедрением микропроцессорной техники, микроЭВМ, ЭВМ для управления ТП появляется необходимость широкого использования моделей управления. Это ММ, лежащие в основе алгоритмов управления данной ТС. Такая модель строится на основе модели функционирования системы и предполагает расчленение ТП на последовательно-параллельные ветви с пространственно-временным разделением функций каждой из них и соответствующим точным согласованием во времени. Назначение такой модели заключается в том, что она позволяет рационально распределить средства управления внутри ТС. Модель управления позволяет, кроме того, выявить аварийные режимы функционирования ТС и предусмотреть своевременное автоматическое выключение ее при необходимости. Потребности разработки моделей управления выходят далеко за рамки традиционной теории оптимального управления, предполагающей возможность описания ТП системой обыкновенных дифференциальных уравнений и получение оптимального решения в достаточно узком смысле. Совершенно не разработаны, например, вопросы

жима к другому и зависящие от времени. Так как функционирование технологических объектов происходит при воздействии случайных переменных (параметров системы, внешних возмущений и др.), то модели представляют систему описаний, полученных на основе обработки статистических данных или вероятностного преобразования переменных с использованием методов статистики и теории вероятностей. При использовании методов моделирования следует выделить этапы построения модели технологического объекта управления и ее использования для исследования свойств и поведения объекта. Применительно к разработке математических моделей объектов управления, которые должны содержать математическое описание связей между варьируемыми переменными и ограничения, накладываемые на их изменения, построение математической модели включает: выделение объекта (в пространстве, времени и координатах), выбор вида модели и способа ее разработки, разработку модели, включая ее моделирование. Конечной задачей при этом является разработка алгоритмов управления ТП на основе известных моделей описания управляемого объекта, системы управления и цели управления.

6.5.1. Системный интерфейс общей шины. Системный интерфейс общей шины (ОШ) представляет собой совокупность дифференцированной магистрали для передачи информации между устройствами ЭВМ, унифицированных электронных схем, управляющих прохождением сигналов по линиям, а также алгоритмов управления обменом информацией. Стандартизацией интерфейса достигается единый метод подключения устройств и их техническая совместимость.

Проблема проектирования микропроцессорных БИС имеет особое значение с точки зрения тесного взаимодействия системотехников (разработка общей структуры системы управления), математиков (разработка алгоритмов управления), схемотехников (разработка конкретной схемы управления) и технологов (разработка технологии производства интегральной микросхемы, учитывающей специфику будущего применения).

Интерфейс представляет собой совокупность унифицированных шин для передачи информации, унифицированных электронных схем, управляющих прохождением сигналов по шинам, а также алгоритмов управления обменом информацией, сигналов и требований к ним.

В таком общем виде задача нахождения алгоритмов управления еще не решена. Однако применительно к конкретным случаям имеется ряд методов, позволяющих с некоторыми допущениями находить необходимые решения. Разумеется, что эти методы являются существенно сложнее детерминированных.

Стремительней технический прогресс в области электротехники, электроники и особенно микроэлектроники привел к существенным изменениям не только в теории автоматизированного электропривода, но и в практике его проектирования. Современные системы управления электромеханическими объектами проектируются с широким привлечением теории оптимальных систем и оптимальной фильтрации. Высокая размерность и нелинейность математических моделей, адекватно представляющих электромеханические объекты, сложность алгоритмов управления почти исключает возможность создания высокопроизводительных автоматических систем управления электроприводами (АСУ ЭП) без широкого привлечения средств цифровой вычислительной техники. С этой целью используются как ЭВМ общего назначения, так и вычислительные комплексы на основе семейства малых ЭВМ (CM-ЭВМ).