Модуляция

Изменение какого-либо параметра переносчика сигнала в соответствии с функцией отображающей сообщение.

Несущим сигналом может быть:

–постоянный ток – проводная телеграфия;

–переменный ток низкой или высокой частоты – телефония, тональная телеграфия, фототелеграф, телемеханика;

–высокочастотные импульсы – радиорелейная связь.

Модулируемые параметры называются информативными, и в качестве них могут использоваться: амплитуда; фаза; частота и др.

ТИПЫ МОДУЛЯЦИИ

гармоническая; импульсная; дискретная и их разновидности. ДЕМОДУЛЯЦИЯ

Процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала. Модуляция и демодуляция осуществляется с помощью устройств, называемых модулятором и демодулятором.

Рис. 1.3. Функциональная схема системы передачи дискретных

сообщений

2. Функциональная схема передачи информации.

Рис. 1.1. Функциональная схема системы передачи информации

2. Информационные характеристики сигналов. Классификация сигналов.

ХАРАКТЕРИСТИКИ (ПАРАМЕТРЫ) СИГНАЛОВ

Основными параметрами сигналов являются длительность сигнала T, динамический диапазон D и ширина спектра ΔF.

Всякий сигнал, рассматриваемый как временной процесс, имеет начало и конец. Поэтому длительность сигнала T является естественным его параметром, определяющим интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

Динамический диапазон D – это отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала Pmax к той наименьшей мощности Pmin, которая необходима для обеспечения заданного качества передачи. Он выражается в децибелах [дБ]:

D = 10log₁₀(Pmax/Pmin) дБ.

Например, в радиовещании динамический диапазон часто сокращают до 30...40 дБ (1000-10000 раз) во избежание перегрузок канала.

Ширина спектра ΔF – этот параметр дает представление о скорости изменения сигнала внутри интервала его существования.

Спектр сигнала, в принципе, может быть неограниченным. Однако для любого сигнала можно указать диапазон частот, в пределах которого сосредоточена его основная энергия. Этим диапазоном и определяется ширина спектра сигнала. В технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают. Это обусловлено тем, что аппаратура и линия связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение спектра осуществляется исходя из допустимых искажений сигнала.

Например, ширина спектра телефонного сигнала: ΔF = Fmax-Fmin = 3400-300=3100 Гц, а ширина спектра телевизионного сигнала при стандарте 625 строк составляет около 6 (МГц).

Спектр модулированного сигнала (вторичного сигнала) обычно шире спектра передаваемого сообщения (первичного сигнала) и зависит от вида модуляции.

Объем сигнала: V = T∙D∙ΔF. Объем сигнала V дает общее представление о возможностях данного множества сигналов как переносчиков сообщений. Чем больше объем сигнала, тем больше информации можно вложить в этот объем, но тем труднее передать такой сигнал по каналу связи.

Информативные параметры – параметры сигналов, которые целесообразно использовать при передаче информации.

Несущие параметры – параметры сигналов, которые обеспечивают передачу сигнала в пространстве и во времени.

Несущий сигнал — сигнал, один или несколько параметров которого подлежат изменению в процессе модуляции.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИГНАЛОВ

Статические сигналы – сигналы, в качестве которых используются устойчивые стабильные состояния физических систем (фотография, книга, ПЗУ).

Динамические сигналы – сигналы, в которых используются динамические состояния силовых полей. Поля характеризуются тем, что изменение их состояний не может быть локализовано (звуковые сигналы).

Статические сигналы используются для хранения информации, а динамические – для передачи.

2. Понятие о кодировании сигналов. Равномерные, неравномерные, обыкновенные, корректирующие коды,

Простые коды (первичные, обыкновенные, безызбыточные) – коды, у которых все возможные кодовые комбинации используются для передачи информации; используются для преобразования дискретных сообще­ний в сигналы и получаются на выходе кодера источника сообще­ния. В обыкновенных равномерных кодах превращение одного символа комбинации в другой приводит к появлению новой возможной комбинации, т. е. к ошибке.

Корректирующие коды (помехоус­тойчивые) – строятся так, что для передачи сообщения используются не все возможные кодовые комбинации, а лишь некоторая их часть. Тем самым создается возможность обнаружить и исправить ошибки при неправильном воспроизведении некоторого числа символов. Корректирующие свойства кодов достигаются ценой введения в кодовые комбинации дополнительных (избыточных) символов. Такие коды применяют для повышения верности информации.

Простые коды делят на:

Равномерные – коды, в которых все кодовые комбинации имеет одинаковую длину, т.е. имеют одинаковое чис­ло единичных элементов.

Неравномерные – коды, кодовые комбинации которых могут отличаться одна от другой не только взаимным расположением символов, но и их количеством. Это приводит к тому, что различные кодовые комбинации имеют разную длительность.

2. Закономерности систем. Целостность. Иерархичность. Закон необходимого разнообразия Эшби.

Целостность

1) свойство системы не являться суммой свойств элементов системы или частей, т.е. целое не может быть сведено к простой сумме частей.

2) свойство системы зависит от свойств компонентов, элементов, т.е. изменение в одной части вызывает изменение во всех остальных частях и во всей системе.

Аддитивность – изменение в каждой части зависит только от самой этой части. Такое свойство называют физической аддитивностью, суммативностью, независимостью, обособленностью. Если изменения в системе представляют собой сумму изменений в ее отдельных частях, то такое поведение называется обособленным, или физически суммативным.

Интегративность – отражает не внешние факторы проявления целостности, а свойства и причины, способствующие сохранению целостности.

Коммуникативность. Любая система не изолирована от других систем, но связана множеством коммуникаций с окружающей средой, которая представляет собой сложное и неоднородное образование, содержащее: надсистему (систему более высокого порядка, задающую требования и ограничения рассматриваемой системе); элементы или подсистемы (нижележащие, подведомственные системы); системы одного уровня с рассматриваемой. Такое сложное единство системы со средой названо закономерностью коммуникативности.

Иерархичность – как закономерность заключается в том, что закономерность целостности проявляется на каждом уровне иерархии. Благодаря этому на каждом уровне возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств элементов. При этом важно, что не только объединение элементов в каждом узле приводит к появлению новых свойств, которых у них не было, и утрате некоторых свойств элементов, но и что каждый член иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии. Таким образом, на каждом уровне иерархии происходят сложные качественные изменения, которые не всегда могут быть представлены и объяснены.

“Закон необходимого разнообразия” (У. Р. Эшби): чтобы создать систему, способную справиться с решением проблемы, обладающую определенным известным разнообразием, нужно чтобы сама система имела еще большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы или была способна создать в себе это разнообразие.

Историчность – фактор времени, являющийся характеристикой систем, т.к. они характеризуются временем становления, эффективностью их применения, периода связанного с необходимостью модернизации или полной замены.

Эквифинальность. Состояние равновесия в закрытых системах полностью определяется начальными условиями. Для открытых же систем их конечное состояние не зависит от начального состояния, а определяется особенностями протекающих внутри системы процессов и характером ее взаимодействия со средой. Эквифинальность – это способность системы достигать определенного состояния, которое не зависит ни от времени, ни от ее начальных условий, а определяется исключительно ее параметрами. Эта закономерность характеризует предельные возможности системы, что важно учитывать при проектировании информационных систем.

Осуществимость и потенциальная эффективность систем – проявляется через характеристики надежности, помехоустойчивости, управляемости, продолжительности жизненного цикла и ряда др. параметров. На основе этих характеристик получают количественные оценки пороговой осуществимости систем с точки зрения требуемых качеств (функций). Путем объединения этих качеств определенностью предельной оценки жизнеспособности и потенциальной эффективности сложных систем.

Целеобразование – на закономерности целеобразования влияет ряд факторов (при формулировке цели необходимо иметь данные о стадии познания объекта и в процессе развития представления об объекте цель может быть переформулирована). При установленной закономерности целесообразно решить 2 вопроса:

1. как задается цель, под какие проектируемые цели?

2. как проектируется система, как реализуется заданная цель?

Чаще всего цели формулируются для разрешения проблемных ситуаций.

Проблемная ситуация – ситуация, которая не может быть разрешена имеющимися средствами. Именно поэтому необходима разработка новых систем.

2. Дискретизация и кодирование непрерывных сообщений.

Дискретизация (неравномерная, прерывистая) – преобразование непрерывной функции в дискретную. При дискретизации только по времени, непрерывный аналоговый сигнал заменяется последовательностью отсчётов, величина которых может быть равна значению сигнала в данный момент времени. 

Кодирование – дискретизация одновременно по времени и уровню позволяет непрерывное сообщение преобразовать в дискретное (аналоговый сигнал в цифровую форму), которое затем может быть закодировано и передано методами дискретной (цифровой) техники.

2. Помехи и их классификация. Шум. Формула Найквиста.

Шум — беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры.

По происхождению электромагнитные помехи бывают естественные (природные) и искусственные, причем последние могут быть непреднамеренные (индустриальные) и преднамеренные (организованные).

По типу распространения выделяют пространственные и кондуктивные помехи.Первые характеризуются воздействием через излучаемое и распространяющееся в пространстве электромагнитное поле, а вторые проникают в аппаратуру по проводниковым каналам связи и электропитания.

По месту расположения источника помехи относительно исследуемого электронного устройства различают внешние (внесистемные, внеблочные), внутренние (внутрисистемные) и собственные помехи.Очевидно, что внешние помехи вызваны процессами в других устройствах, внутрисистемные – возникают как электромагнитные явления и связи, не предусмотренные схемой и конструкцией устройства, а собственные помехи представляют собой шумы компонентов, связанные с функционированием самого устройства.

По типу сигнала помехи различают: случайные и детерминированные. В свою очередь те и другие бывают импульсными, широкополосными и узкополосными.

Гарри Найквистобъяснил явление теплового шума. В отсутствие тока протекающего через электрическое сопротивление, среднее квадратичное напряжение зависит от сопротивления R, температуры T, и ширины частотного диапазона измерений Δu:

<V²> = 4∙R∙k∙T∙ Δu, где k – постоянная Больцмана.

2. Признаки детерминированных и стохастических систем. (обратить внимание)

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

Системы, для которых состояние системы однозначно определяется начальными значениями и может быть предсказано для любого момента времени.

СТОХАСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Системы, изменения в которых носят случайный характер.

2. Системный подход и системный анализ.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Используя этот термин, подчеркивали необходимость исследования объекта с разных сторон, комплексно, в отличие от ранее принятого разделения исследований на физические, химические и др. Оказалось, что с помощью многоаспектных исследований можно получить более правильное представление о реальных объектах, выявить их новые свойства, лучше определить взаимоотношения объекта с внешней средой, другими объектами.

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

В одних источниках он определяется как «приложение системных концепций к функциям управления, связанным с планированием». В других — как синоним термина «анализ систем» или термина «системные исследования». Однако, независимо от того, применяется он только к определению структуры целей системы, к планированию или к исследованию системы в целом, включая и функциональную и обеспечивающую части, работы по системному анализу существенно отличаются от рассмотренных выше тем, что в них всегда предлагается методология проведения исследовании делается попытка выделить этапы исследования и предложить методику выполнения этих этапов в конкретных условиях.

Системный подход и системный анализ означает необходимость исследования объекта с разных точек зрения, включая целевое назначение системы, функции выполняемые системой, внутреннюю структуру системы, а также ее взаимосвязь с вешней средой, в том числе с др. объектами. При системном подходе выделяют этапы исследования, методику выполнения отдельных этапов в конкретных условиях, анализ полученных результатов,

корректировку целей дальнейших исследований и соответствующих методик. В целом полагают, что системный подход является методологией исследования целенаправленных систем.

При реализации системного подхода большую роль отводят человеку в целеобразовании, в том числе в способности принятия неформальных методик анализа.

Системный анализ включает работы 3 научных направлений:

1. работы по исследованию операций как науки дающей количественное обоснование степени соответствия управляющих воздействий целевому назначению системы (используется аппарат математического моделирования).

2. работы кибернетического направления, включают анализ информационных процессов с управлением.

3. экономические исследования позволяют анализировать процессы функционирования основных средств системы на основе экономических критериев.

2. Общая характеристика количественных методов описания систем.

Количественные методы связаны с анализом вариантов, с их количественными характеристиками корректности, точности и т. п. Для постановки задачи эти методы не имеют средств, почти полностью оставляя осуществление этого этапа за человеком.

При создании и эксплуатации сложных систем требуется проводить многочисленные исследования и расчеты, связанные с: оценкой показателей, характеризующих различные свойства систем; выбором оптимальной структуры системы; выбором оптимальных значений ее параметров. Выполнение таких исследований возможно лишь при наличии математического описания процесса функционирования системы, т. е. ее математической модели.

2. Теоретико-множественное описание информационных систем.

В общей теории систем применяют следующие допущения:

1. Система функционирует во времени. В каждый момент времени система находится в одном из возможных состояниях. Данное допущение характеризует динамический характер процесса функционирования во времени и пространстве. При этом функционирование протекает как последовательная смена состояния системы под действием внутренних и внешних причин.

2. На вход системы могут поступать входные сигналы.

3. Система способна выдавать выходные сигналы.

Второе и третье допущения характеризуют взаимодействие с внешней средой.

4. Состояние системы в данный момент времени определяется предыдущим состоянием и входными сигналами, поступающими на вход в данный момент времени и поступившими ранее.

5. Выходные сигналы в данный момент времени определяются состояниями системы и входными сигналами, относящимися к данному и предшествующему моменту времени.

Четвертое и пятое характеризуют реакцию системы на внешние воздействия и внутренние факторы.

Считается, что система характеризуется последействием. Оно проявляется в том, что состояние системы в последние моменты времени зависит не только от входного воздействия, но и от того состояния, в котором система находилась в настоящие моменты времени.

При описании систем используют принцип физической реализуемости. Сущность данного принципа – система не реагирует в данный момент времени на потенциально будущие факторы и воздействия внешней среды.

2. Параметры информационных систем и их элементов. Избыточность сигналов.

СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Это скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени.

Теоретическая верхняя граница скорости передачи информации определяется теоремой Шеннона-Хартли.

Теорема шеннона-хартли – пропускная способность канала C, означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи данных, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна:

C=B∙log₂(1+S/N),

где C – пропускная способность канала, бит/с; B – полоса пропускания канала, Гц; S – полная мощность сигнала, Вт; N – шумовая мощность, Вт.

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

Это наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации.

Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

ИЗБЫТОЧНОСТЬ

Количество информации, которое несет сигнал, обычно меньше чем то, которое он мог бы нести по своей физической природе. Информационная нагрузка на каждый элемент сигнала меньше той, которую элемент способен нести. Для описания этого свойства сигналов введено понятие избыточности и определена ее количественная мера.

В дискретном случае имеются две причины избыточности: неравновероятность символов и наличие статистической связи между символами.

В непрерывном случае — это неэкстремальность распределений (т.е. отклонение от распределений, обладающих максимальной энтропией).

Не следует думать, что избыточность — явление всегда отрицательное. При искажениях, выпадениях и вставках символов именно избыточность позволяет обнаружить и исправить ошибки.

2. Скорость передачи информации, пропускная способность канала, помехоустойчивость, надежность.

СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Это скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени.

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ КАНАЛА

Это наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ

Это способность системы правильно принимать информацию, несмотря на воздействие помех.

НАДЕЖНОСТЬ

Это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

2. Общая характеристика качественных методов анализа систем.

В качественных методах основное внимание уделяется организации постановки задачи, новому этапу ее формализации, формированию вариантов, выбору подхода к оценке вариантов, использованию опыта человека, его предпочтений, которые не всегда могут быть выражены в количественных оценках. Качественные методы системного анализа применяются, когда отсутствуют описания закономерностей систем в виде аналитических зависимостей.

КАЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ

Методы типа мозговой атаки – метод систематической тренировки творческого мышления, нацеленный на открытие новых идей и достижение согласия группы людей на основе интуитивного мышления.

Методы типа сценариев – методы подготовки и согласования представлений о проблеме или анализируемом объекте, изложенные в письменном виде.

Методы экспертных оценок – при использовании экспертных оценок обычно предполагается, что мнение группы экспертов надежнее, чем мнение отдельного эксперта. В некоторых теоретических исследованиях отмечается, что это предположение не является очевидным.

Методы типа «Дельфи» – метод Дельфи предполагает полный отказ от коллективных обсуждений.

Методы типа дерева целей – подразумевает использование иерархической структуры, полученной путей разделения общей цели на подцели, а их, в свою очередь, на более детальные составляющие — новые подцели, функции и т. д.

Морфологические методы – систематически находить все «мыслимые» варианты решения проблемы или реализации системы путем комбинирования выделенных элементов или их признаков.

Методика системного анализа – формализовать процесс исследования системы, процесс поставки и решения проблемы.

2. Метод мозговой атаки, метод типа сценариев, метод Дельфи, метод типа дерева целей.

КРАТКО

Методы типа мозговой атаки – метод систематической тренировки творческого мышления, нацеленный на открытие новых идей и достижение согласия группы людей на основе интуитивного мышления.

Методы типа сценариев – методы подготовки и согласования представлений о проблеме или анализируемом объекте, изложенные в письменном виде.

Методы экспертных оценок – при использовании экспертных оценок обычно предполагается, что мнение группы экспертов надежнее, чем мнение отдельного эксперта. В некоторых теоретических исследованиях отмечается, что это предположение не является очевидным.

Методы типа «Дельфи» – метод Дельфи предполагает полный отказ от коллективных обсуждений.

Методы типа дерева целей – подразумевает использование иерархической структуры, полученной путей разделения общей цели на подцели, а их, в свою очередь, на более детальные составляющие — новые подцели, функции и т. д.

Морфологические методы – систематически находить все «мыслимые» варианты решения проблемы или реализации системы путем комбинирования выделенных элементов или их признаков.

Методика системного анализа – формализовать процесс исследования системы, процесс поставки и решения проблемы.

ПОДРОБНО

Метод типа мозговая атака

Наибольшее распространение данный метод получил в виде коллективной генерации идей. Основные правила проведения:

–обеспечение как можно большей свободы мышлению участников и высказываниям ими новых идей;

–поддержка любых идей даже если они кажутся абсурдными или сомнительными ;

–обсуждений и оценка идей производятся позднее;

–не допускается критика, не объявляется ложной, не прекращается обсуждение ни одной идеи;

–желательно высказывать как можно больше идей, особенно нетривиальных;

Метод “мозговой атаки” может быть в виде совещания, научных советов.

Метод типа сценариев

Методы подготовки и согласования представлений об анализируемом объекте, изложенные в письменном виде, наз. сценариями. Сценарием является любой документ, содержащий анализ рассматриваемой проблемы или предложения по ее решению. Предложения для подготовки таких документов пишутся индивидуально.

Сценарий является предварительной информацией, на основе которой прогнозируют дальнейшее развитие системы или совершенствование объекта. Сценарий позволяет составить представление о проблеме, а затем приступить к формализованному представлению системы в виде графиков, таблиц для проведения экспертного опроса или методов системного анализа.

Метод экспертных оценок делится на 2 класса.

К первому классу относят методы, в отношении которых имеется достаточное обеспечение информацией.

Ко второму классу относят проблемы, в отношении которых знаний для уверенности в справедливости недостаточно.

Методы типа “Дельфи”

В этом методе осуществляется процедура, обеспечивающая обмен информацией без непосредственного взаимодействия экспертов друг с другом. Это делается для того, чтобы уменьшить влияние таких психологических факторов, как присоединение к мнению наиболее авторитетного специалиста, нежелание следовать за мнением большинства, нежелание отказаться от публично выраженного мнения. Прямые дебаты заменены программной последовательных индивидуальных опросов, проводимых в форме анкетирования. Ответы экспертов обобщаются и вместе с новой дополнительной информацией поступают в распоряжение экспертов, после чего они уточняют свои первоначальные ответы. Такая процедура повторяется несколько раз до достижения приемлемой сходимости совокупности высказанных мнений.

Недостатки метода:

значительный расход времени на проведение экспертизы, связанный с большим количеством последовательных повторений и оценок;

необходимость неоднократного пересмотра экспертами своих объектов, вызывающее отрицательную реакцию, что сказывается на результатах экспертизы.

Методы типа дерево целей

Термин “дерево целей” означает наличие у рассматриваемой системы иерархической структуры, у которой можно выделить общую цель, подцели, функции и т.д.

Наиболее широко данный метод применяется для систем, для которых характерен строгий порядок (иерархия). При анализе целей научных исследований целесообразно говорить о дереве направлений прогнозирования. При использовании термина “прогнозный граф” появляется возможность определения дерева как связанного ориентированного графа, не содержащего петель, каждая пара вершин которого соединена единственной целью.

2. Область применения, функциональное назначение и основные технические характеристики SCADA-систем.

SCADA–СИСТЕМЫ

Это информационные системы дистанционного управления сбора данных.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Атомная промышленность, атомная энергетика, электроэнергетика, все виды транспорта, все виды связи и т.д.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

цеховой уровень автоматизации. Он связан с получением и визуализацией информации от программных микроконтроллеров распространенных систем управления.

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ

мониторинг – сбор и оценка данных технического процесса;

управление параметрами технического процесса;

осуществление обратной связи входных и выходных данных в автоматическом режиме;

прием информации о контролируемых технологических параметрах от контролеров нижнего уровня;

сохранение принятой информации в архивах;

вторичная обработка принятой информации;

графическое отображение хода технологического процесса;

прием команд оператора и их передача в адрес контролера нижнего уровня;

регистрация события, связанная с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала ответственного за эксплуатацию;

оповещение об аварийных ситуациях и функционировании программного обеспечения;

формирование сводок и других отчетных документаций на основе архивной и текущей документаций;

обмен информацией с внешними системами управления предприятий;

реализация автономного управления технологическим процессом по заданному алгоритму.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SCADA–СИСТЕМ

–Имеющиеся средства сетевой поддержки.

–Встроенные командные языки.

–Поддерживаемые базы данных.

–Графические возможности.

2. Структурные элементы, системное программное обеспечение SCADA-систем.

Основные функции могут быть реализованы простейшим случаем на базе одной простейшей ЭВМ. При управлении сложными техническими процессами SCADA-системы включают сеть ЭВМ с центральным пультом управления, переферийные устройства и средства связи.

1–физический процесс,

2–мониторинг

Мониторинг – одна из базовых функций SCADA-систем.

Типы мониторинга:

1. сбор первичной информации и отображение ее на экране;

2. проведение предварительного анализа с целью проверки нахождения результатов проверки в допустимых пределах.

Режим, при котором функция системы ограничена сбором и отображением результатов, а решение об управляющих действиях принимает оператор, наз. супервизорным (дистанционным).

3–анализ и отображение информации,

4–оператор,

5–дистанционное управление,

6–управление,

7–регулирование.

В SCADA-системах различают инструментальное и прикладное программное обеспечение.

Недостатки инструментального программного управления:

–наличие не выявленных ошибок на этапе проектирования.

–не возможность устранения таких ошибок сотрудниками предприятия без привлечения разработчиков.

2. Периодические сигналы. Понятие о линейчатом спектре.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через некоторый интервал времени T, который называется периодом. Простейшей формой периодического сигнала является гармонический сигнал или синусоида, которая характеризуется амплитудой, периодом и начальной фазой.

ЛИНЕЙНЫЙ СПЕКТР

Рис. 2.4. Спектр периодической функции

Спектр периодической функции состоит из отдельных "линий", соответствующих дискретным частотам: 0, ω, 2 ω,…, n ω. Отсюда и название — линейчатый, или дискретный, спектр. a₀/2 – постоянная составляющая, A_n – амплитуда n–ой гармоники, ω = 2π/T, T – период.

2. Случайные сигналы и их аналитическое описание.

Случайные сигналы — сигналы, мгновенные значения которых (в отличие от детерминированных сигналов) не известны, а могут быть лишь предсказаны с некоторой вероятностью, меньшей единицы. Случайным сигналом мы будем называть сигнал, ма­тематическим описанием которого является случайная Функция времени. Характеристики таких сигналов являются статистическими, то есть имеют вероятностный вид.

Существует 2 основных класса случайных сигналов:

–шумы,

–случайными являются все сигналы, несущие информацию, поэтому для описания закономерностей, присущих осмысленным сообщениям, также прибегают к вероятностным моделям.

2. Понятие о ковариационной функции случайного процесса.

СЛУЧАЙНЫЙ ПРОЦЕСС

в его математическом описании Х(t) представляет собой функцию, которая отличается тем, что ее значения (действительные или комплексные) в произвольные моменты времени по координате t являются случайными.

КОВАРИАЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ

Частным случаем корреляционной функции является функция автоковариации (ФАК), которая широко используется при анализе сигналов. Она представляет собой статистически усредненное произведение значений случайной функции в моменты времени t_i и t_j и характеризует флуктуационную (отклонение значения от среднего, от точки равновесия) составляющую процесса.

В терминах теории вероятностей ковариационная функция является вторым центральным моментом случайного процесса. Для центрированных случайных процессов ФАК тождественна функции автокорреляции.

Автокорреляция — это взаимосвязь последовательных элементов временного или пространственного ряда данных.

2. Гауссовский случайный процесс.

ГАУССОВСКИЙ ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Нормальный (гауссовский) закон распределения случай­ных величин чаще других встречается в природе. Нормаль­ный процесс особенно характерен для помех в каналах связи. Он очень удобен для анализа. Поэтому случайные процессы, распределение которых не слишком отличается от нормального, часто заменяют гауссовским процессом. Одномерная плот­ность вероятности нормального процесса определяется выра­жением:

где δ_x – среднеквадратическое отклонение, m_x – математическое ожидание.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОЖИДАНИЕ

представляет собой статистическое усреднение случайной величины X(t_i) в каком либо фиксированном сечении t_i случайного процесса, т. е. среднее арифметическое суммы X(t_i) при i=1,2,…,n.

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЕНИЕ

Рассеивания значений случайной величины относительно её математического ожидания.

2. Спектральная плотность мощности случайного процесса.

СПЕКТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ МОЩНОСТИ

функция, задающая распределение мощности сигнала по частотам. Её значение имеет размерность мощности, делённой на частоту, то есть энергии.

Полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.