30. Цифровая система управления силовой установки

Центром построения цифровой интегральной системы управления, в котором производится переработка информации о состоянии объекта и принятие решений, является бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК) (рис. 1). В состав цифровой системы входят различные устройства вывода информации. В связи с высокими требованиями к надежности функционирования всей силовой установки в цифровой интегральной САУ приходится предусматривать резервирующие системы.

Рис. 1. Структурная схема цифровой интегральной системы управления:1–входные преобразователи; 2 – задачаI уровня; 3 – задача II уровня; 4 – задача Ш уровня; 5 – диспетчер; 6-выходные преобразователи; 7 – средства отображения информации; 8 – средства регистрации информации; 9 – резервирующие системы; I – первичные устройства получения информации; II – исполнительные механизмы; Ш – бортовой цифровой вычислительный комплекс; IV – системы резервирования БЦК; V – вычислительная часть и запоминающие устройства.

Подсистема сбора информации осуществляет опрос датчиков всей силовой установки в необходимом темпе, преобразует информацию к стандартному для данной системы виду и непрерывным потоком направляет эту информацию в канал связи с вычислительной частью БЦВК.

Вычислительная часть системы включает запоминающие устройства (ЗУ), где хранятся программы вычислений, необходимые константы и арифметические устройства, в которых производятся вычисления. Общие ресурсы вычислительной части цифровой интегральной САУ характеризуются емкостью запоминающих устройств, потребным быстродействием и потоком входной и выходной информации. Поток входной информации поступает в вычислительную часть и далее распределяется операционной частью системы по различным алгоритмам. Операционная часть определяет набор соответствующих алгоритмов управления. Операционная система также осуществляет выдачу кодов из вычислительной части по каналу вывода данных на соответствующие выходные преобразователи.

В состав интегральной системы входят также средства отображения информации и средства регистрации информации на внешних ЗУ.

Ввиду недостаточной надежности электронных схем цифровой тракт управления резервируется дополнительными системами. Возможны следующие способы резервирования:

-цифровыми каналами, -аналоговыми устройствами, -пневмоустройствами, -гидромеханическими устройствами, -смешанное резервирование.

В основу построения структуры интегрированной системы как единого аппаратного комплекса, объединяющего управление различным бортовым оборудованием, может быть положен один из двух принципов – централизации или децентрализации.

В интегральных системах с централизованной структурой используется одна общая мощная цифровая машина, связанная с датчиками первичной информации, устройствами индикации и исполнительными механизмами. Система характеризуется высокой эффективностью использования вычислительных средств. Информационный тракт здесь полностью интегрирован, разделение его осуществляется в математическом обеспечении. Но в централизованной системе затруднена модификация, расширение её. Кроме того, рост количественных характеристик оборудования приводит к падению надежности системы. Большие затраты требуются на создание и отработку математического обеспечения ввиду того, что все программы сосредоточены в едином поле памяти и обрабатываются общим процессором.

В системе с федеративной структурой используются несколько процессоров, которые связанны между собой и датчиками. Использование специальных вычислителей в устройствах предварительной обработки данных снижает требования к центральным процессорам.

В системе с распределенной структурой каждая функциональная система имеет свой процессор, который связан с датчиками, устройствами отображения информации и исполнительными органами. Процессоры связаны между собой и с другими элементами через общий канал связи.

Эффективность использования вычислительных средств централизованной и распределенной структурах различна. В первой эффективность выше, и больше возможности маневрировать ресурсами системы. Во второй структуре выше живучесть – отказ процессора не означает отказа все системы. Возможны иерархические структуры цифровой системы управления. Распределение ресурсов системы осуществляется по нескольким уровням. Связь запоминающих устройств с процессором осуществляется через систему шин. Иерархическая структура позволяет легко изменять характеристики системы, расширять и видоизменять её, производить замену её элементов.

Другим фактором, стимулирующим использование распределенных систем, является эффективность и загрузка каналов связи. С точки зрения эффективного использования вычислительных средств и каналов передачи данных целесообразно введение следующих уровней обработки информации.

I Уровень датчиков информации.

II Уровень функциональной обработки. IIIУровень диспетчеризации.