![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Особенности реализации машинно-ориентированных алгоритмов расчета частотных характеристик канала воздействия |
сложных технологических объектов Асп. Столбовский Д.Н., проф. Арунянц Г.Г. Кафедра информационных систем в экономике. Северо-Кавказский государственный технологический университет Рассмотрены проблемы формализованного анализа динамики сложных технологических объектов на базе топологических моделей. Приведены результаты машинной реализации алгоритмов расчета частотных характеристик (ЧХ) полных каналов по воздействию по ЧХ динамических элементов объекта с использованием универсальной процедуры Мезона. При проектировании систем управления (СУ) сложными технологическими объектами (ТО) возникают многочисленные задачи, требующие анализа поведения объекта в динамических режимах. Анализ динамических характеристик сложных многомерных технологических систем (ТС) является ключевой задачей проектирования алгоритмов управления ТС и одной из громоздких вычислительных процедур. Полное исследование динамических характеристик ТС возможно только на математических моделях, адекватно описывающих временные связи параметров, законы движения и поведения моделируемого объекта в условиях действий возмущений. Однако непосредственное использование таких моделей, представляющих собой обычно системы нелинейных дифференциальных уравнений для расчета переходных процессов объектов (даже небольшой размерности), связано со значительными организационными и вычислительными трудностями. В практике проектирования систем управления различными объектами наибольшее распространение получили частотные методы анализа динамических характеристик в силу своей относительной простоты и удовлетворительного качества. Формализованный анализ динамики по полным каналам воздействия (контурам – «входной параметр - выходной параметр») ТС осуществляется главным образом с применением топологических моделей в виде сигнальных графов, передаточные функции которых вычисляются, как правило, по универсальной топологической формуле, известной как «правило Мезона»: , (1) где - определитель диаграммы, рассчитываемый по формуле: , (2) где - передаточные функции различных контуров, - произведения передаточных функций несоприкасающихся пар контуров, - произведения передаточных функций несоприкасающихся троек контуров и т.д. При этом ТС представляется в виде сигнального параметрического графа, вершинами которого являются параметры объекта, а дугами – передаточные функции элементарных каналов. Анализ различных подходов к расчету переходных процессов с использованием правила Мезона и особенной его машинной реализации показал, что наиболее эффективной в условиях автоматизированного проектирования СУ ТС в общем случае является схема, включающая последовательно выполняемые процедуры: формирование схемы расчета частотных характеристик (ЧХ) исследуемых каналов распространения воздействия в ТС в соответствии с заданной топологической структурой; расчет ЧХ каналов для заданного диапазона изменения частоты () по ЧХ динамических элементов, составляющих ТС; расчет переходных процессов по ЧХ каналов при ступенчатых единичных входных возмущениях. Предложенный авторами вариант машинной реализации процесса формирования ЧХ полных каналов воздействий объекта (ТС) предусматривает разделение процедуры на 3 последовательно выполняемых этапа, каждый из которых программно реализован в виде отдельных процедур (групп процедур): Формирование количества и состава каналов воздействия amber; Поиск прямых путей (DirW) и контуров (Circl), а также двоек , троек, четверок и т.д
. непересекающихся контуров канала воздействия (AdjCircl); Расчет ЧХ полного канала воздействия (Wiom). Рис.1. Пример сигнального параметрического графа упрощенной ТС. Исходными данными для работы алгоритма являются сигнальный параметрический граф ТС (рис.1), представленный в виде массива согласования потоков и параметров ТС (FL-3), а также уникальные номера передаточных функций элементарных каналов воздействия, и соответствующие им значения частотных характеристик, предварительно рассчитанных с использованием кривых разгона для каждого исследуемого канала. При этом принятое число дискретных шагов по круговой частоте () идентично для всех исследуемых каналов воздействия. Технологические параметры сигнального параметрического графа ТС имеют сквозную нумерацию. На первом этапе (процедура amber) формируется массив Cha номеров полных каналов воздействий, параметров входа и выхода ТС. На втором этапе (процедуры DirW, Circl, AdjCircl) формируются массивы: Dir векторов номеров вершин графа ТС, составляющих прямые пути; Сir векторов вершин графа ТС, составляющих контуры (все виды); I Cir векторов вершин графа ТС, составляющих пары, тройки, четверки и т.д. несоприкасающихся контуров. Алгоритмическую основу процедур DirW, Circl, AdjCircl составляют методы решения задач на параметрическом графе ТС, основанные на прослеживании путей распространения накладываемого возмущения (входной параметр исследуемого полного канала воздействия ТС). По полученным траекториям распространения входных возмущений исследуемых полных каналов воздействия на графе и достижения ими выходных параметров ТС без пересечения с ранее пройденными вершинами формируется массив соответствующих векторов номеров пройденных вершин графа – прямых путей (Dir). В случаях выявления пересечений траекторий распространения воздействий с ранее пройденными вершинами графа формируется массив векторов номеров вершин графа, составляющих все имеющиеся контуры исследуемого канала ТС (Circl). По результатам последующего анализа полученных контуров на выявление их пересечения между собой формируется массив векторов номеров вершин графа, составляющих пары, тройки, четверки и т.д. непересекающихся контуров исследуемого канала воздействия ТС (I Cir). Очень часто подобные задачи реализуются с помощью рекурсивных алгоритмов, позволяющих упростить их программную реализацию. Учитывая отсутствие среди стандартных алгоритмов, решающих подобные задачи на графах, при программной реализации вышеперечисленных процедур был использован специально разработанный машинно-ориентированный алгоритм, реализующий особенности анализа полученных наборов векторов контуров различного состава с выявлением непересекающихся пар, троек и т.д. контуров. Рис. 2. Укрупненная блок-схема алгоритма расчета частотных характеристик полного канала воздействия На третьем этапе (Wiom) проводится расчет частотной характеристики полного канала воздействия по формуле (1). Исходными данными для расчета являются оперативные информационные массивы, сформированные на втором шаге, и массив частотных характеристик динамических элементов ТС (FL-3), сформированный на этапе расчета частотных характеристик динамических элементов, составляющих ТС.
Укрупненная блок-схема алгоритма расчета частотных характеристик (ЧХ) полного канала воздействия изображена на рис.2. По результатам расчета частотных характеристик всех исследованных полных каналов воздействия ТС формируется массив частотных характеристик ТС (FL-6), используемый на последующих этапах для расчетов переходных процессов – реакция ТС на действие накладываемых возмущений во временной области. В основу реализуемого алгоритма расчета переходных процессов по полным каналам воздействия ТС принята известная связь между частотной и временной характеристикой системы в виде: , (3) где w0, wm – соответственно начальное и конечное значения частоты, принятые при расчетах частотных характеристик. Предел интегрирования wm определяется программно предварительным анализом частотной характеристики. Значение wm соответствует частоте, при которой одновременно соблюдаются условия: , (4) , (5) где и - задаваемые коэффициенты чувствительности изменения вещественной частотной характеристики . Значение шага интегрирования принимается равным ∆w, выбранном при расчете частотных характеристик динамических элементов ТС при формировании FL-3. Разработанный программный комплекс MEZO используется в качестве подсистемы специального программного обеспечения САПР САР технологических параметров сложных объектов, создаваемой на кафедре «Информационные системы в экономике» СКГТУ.
Комиссия пришла к выводу, что уровень воды Красного моря на 9,9 м. выше уровня воды в Средиземном Mopе, что очень затрудняет прорытие канала, не делая, его, однако, невозможным. По проекту Лепера он должен был идти от Красного моря к Нилу частью по старому пути, пересекать Нил близ Каира и кончаться в Средиземном море близ Александрии. Достигнуть особенно значительный глубины Лепер считал невозможным; его канал был бы негоден для глубокосидящих судов. Расходы на прорыве комиссия Лепера исчислила в 30-40 милл. фр. Проект разбился не о технические или финансовые трудности, а о политические события; он был окончен только в конце 1800 г., когда Наполеон был уже в Европе и окончательно отказался от надежды завоевать Египет. Принимая 6 дек. 1800 г. доклад Лепера, он сказал: «это великое дело, но я не в состоянии осуществить его в настоящее время; быть может турецкое правительство возьмется когда-либо за него, создаст себе тем славу и упрочить существование Турецкой империя». В 1841 г. английские офицеры, производившие изыскания на перешейке, доказали ошибочность расчетов Лепера относительно уровня воды в двух морях расчетов, против которых уже раньше протестовали Лаплас и математик Фурье, исходя из теоретических соображений. В 1846 г. образовалось, отчасти под покровительством Меттерниха, международное «Societe d'etudes du canal de Suez», в котором наиболее видными деятелями были инженеры: француз Талабо, англичанин Стефенсон и австриец Негрелли
1. Расчет частотных характеристик активного фильтра второго порядка на операционном усилителе
2. Принципы реализации машин БД
3. Вынужденные колебания. Амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики
5. Пути реализации личностно-ориентированного подхода в профориентационной диагностике
9. Особенности реализации различных стратегии взаимодействия в диадах «ребенок-мать»
10. Специфические особенности реализации компетенции вузами Пограничной службы России
11. Понятие и особенности реализации политических прав осужденных
12. Расчет информационных характеристик источников сообщений, сигналов и каналов
13. Амплитудно-частотные характеристики и настройка связанных контуров
15. Расчет основных характеристик газопровода на участке "Александровское-Раскино"
16. Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
17. Солнце, его физические характеристики и воздействие на магнитосферу Земли
18. Природные пожары, их характеристика,особенности лесных пожаров
20. Расчёт частотных и временных характеристик линейных цепей
21. Особенности психологической характеристики личности преступника
25. Аудит расчетов при реализации продукции
26. Архитектурные особенности и технические характеристики видеоадаптеров
27. Концепт "душа" как основа русской ментальности: особенности речевой реализации
29. Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)
30. Звуковые анализаторы человека-оператора, их характеристика, особенности, закономерности
31. Определение функций электрической цепи и расчет их частотных зависимостей
32. Расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей
33. Расчет характеристик участка линейного нефтепровода
34. Особенности клиринга и расчетов на фондовом рынке
36. Вексель и его виды. Особенности вексельных расчетов
41. Соединительные гильзы для СИП. Особенности и характеристики.
44. Внутрифирменные расчеты: их принципы, механизмы и особенности
45. Особенности учета чековой и аккредитивной формы расчета
48. Особенности аудита расчетов с дочерними организациями
49. Особенности расчета амортизационных отчислений, учета прибылей и убытков
52. Особенности размещения отраслей и экономико-географическая характеристика экономических районов РФ
53. Государственный контроль (общая характеристика и особенности в Украине)
57. Лисп-реализация алгоритма кодирования информации RSA
58. Разработка алгоритма работы интеллектуальной информационной системы "Расчет меню"
59. Реализация АВЛ–деревьев через классы объектно–ориентированного программирования
60. Реализация генетических алгоритмов нейрокомпьютерами
61. Анализ радиосигналов и расчет характеристик оптимальных согласованных фильтров
62. Расчет характеристик и переходных процессов в электрических цепях
63. Реализация и анализ цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой
66. Трудовое поведение: особенности и характеристики различных видов
67. Общее понятие о развивающем обучении истории, его цели и особенности их реализации
68. Реализация модели личностного ориентированного взаимодействия педагога с детьми
69. Возрастная характеристика подростка средней школы и её особенности
73. Расчет и построение механической характеристики электродвигателя
74. Налоговая система РФ. Особенности и порядок расчета налога на имущество предприятия
75. Маржинальная себестоимость: особенности расчета
76. Расчет расходов предприятия на производство и реализацию товаров
77. Характеристика работы предприятия, его функциональная деятельность и особенности управления
79. Tupolev 154M noise asesment (Анализ шумовых характеристик самолёта Ту-154М)
80. Измерение количественных и качественных характеристик звезд
82. Особенности искусственных спутников земли на примере спутниковых систем связи
83. Kитообразные и их особенности (Доклад)
84. Земноводные и их особенности
85. Биологические особенности акул
89. Характеристики ВМС Великобритании
90. Гражданская Оборона. Расчет параметров ядерного взрыва
91. Характеристика современных средств поражения и последствия их применения
92. Особенности озёр России (Доклад)
93. Австралия - экономико-географическая характеристика
94. Общая характеристика степной зоны
95. Особенности осушения минеральных переувлажненных почв Нечерноземной зоны с низкой водопроницаемостью
97. Сравнительная характеристика хозяйства Волго-Вятского и Западно-Сибирского районов
98. Страна Испания и ее особенности
99. Территориальные особенности обеспеченности хозяйства Украины природными ресурсами (Контрольная)