Программный инструментарий для моделирования вычислительных средств управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Захарова, Ольга Владимировна

• Захарова, Ольга Владимировна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Захарова, Ольга Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

1 ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Постановка задачи к главе

1.1 Системный показатель качества

1.2 Оценка типовых инструментальных средств моделирования

1.2.1 Возможности традиционного инструментария

1.2.2 Аналитическая оценка программных инструментальных средств

1.2.3 Выводы

1.3 Постановка задачи

1.3.1 Выбор приоритетного направления

1.3.1.1 Техническая составляющая повышения производительности

1.3.1.2 Методическая составляющая повышения производительности

1.3.1.3 Направления по выделению системного механизма, обеспечивающего достижение наименьшего времени отработки целевой функции вычислительным средством управления

1.3.2 Форма программного представления инструментария

1.3.2.1 Условная методическая оценка АСНИ

1.3.2.2 Нормативная составляющая АСНИ

1.3.2.3 Основные компоненты АСНИ как реализация программного инструментария 48 Основные результаты главы

2 ФОРМАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ 51 Постановка задачи к главе

2.1 Логические формы для построения процесса вычисления

2.2 Математическая модель построения результата вычислительной операции 63 2.3. Формальная модель формирования произвольных логических функций 67 2.3.1. Унифицированная логическая форма

2.3.2 Однородные структуры реализации

2.3.3 Выводы 84 Основные результаты главы

3 ФОРМАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ 85 Постановка задачи к главе

3.1 Поиск адекватной структуры для реализации вычислительной операции

3.2 Компонентный состав модельного процесса

3.3 Структура цифрового контурного регулятора

3.4 Моделирование АЛУ НФ

3.5 Обоснование осуществимости структурных решений

Основные результаты главы 3 127 4 АПРОБАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

СРЕДСТВ ЦИФРОВЫХ КОНТУРНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ

Постановка задачи к главе

4.1 Формулы вычисления управляющих воздействий

4.2 Логическая структура цифрового ПИД регулятора на база АЛУ НФ

4.3 Программный инструментарий ПИД регулирования

4.3.1 Структура программной системы

4.3.2 Функционал программной системы 138 Основные результаты главы 4 148 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 149 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 151 ПРИЛОЖЕНИЕ А «Контуры» однородной вычислительной среды 164 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Образы «универсальной» процессорной структуры 178 ПРИЛОЖЕНИЕ В Изменения сложности взаимодействия компонент АЛУ НФ 192 ПРИЛОЖЕНИЕ Г Инструментальные средства моделирования 208 ПРИЛОЖЕНИЕ Д Формулы ПИД регулятора для АЛУ НФ 224 ПРИЛОЖЕНИЕ Е Семантическая схема процедуры «Построение регулятора» 237 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Семантическая схема построения блока «Настроечные параметры регулятора» 240 ПРИЛОЖЕНИЕ И Семантическая схема процедуры «Тактовый генератор» 241 ПРИЛОЖЕНИЕ К Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ 244 ПРИЛОЖЕНИЕ Л Справки о внедрении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Программный инструментарий для моделирования вычислительных средств управления»

Актуальность. В последнее десятилетие происходит масштабное оснащение промышленных предприятий разнообразными системами автоматизации. Только в настоящее время технические разработки средств автоматизации по переоснащению производств подошли к миллионному рубежу предложений (рисунок 1). Причём, прежде всего это касается промышленных автоматизированных систем управления (АСУ), включая все производственные и обеспечивающие подразделения структуры предприятия [1].

Fir.

Промышленные систе> х .

С '«ww.google.ru it Яндекс № Fctc.Miit.Ru Gc.Mail.Ru [у Mail.Ru Video.Miil.Rj

Вы Поиск Картинки Карты Play YouTube Новости Почта Диск Календарь Рщё

Go gle Промышленные системы автоматизации Ш

Яга ngiyrjMaibi-■Е

Реклама по запросу Промышленн . ф

Системы автоматизации - siemens ru кт. semenslU'Auicmavcn-system

Использование систем автоматизации зданий с 4впью энергосбереж ения

Промышленные системы автоматизации SIMATIC - IADT Sign";

Jdt s «mens -у proem ts>auton efcci s тан

Сегодня под именем SffMTIC мы представляем системы комплексной автоматизации (Totally integrated Automation • НА! позволяющие создавать .

Промышленные системы автоматизации iASi - - Siemens ittps: *■>№. сееSiemens r.on vyeb-ua ч. IADT «аулкхЬе asp "ИНФОКОМ ЛТД ООО ! яЛсзт .-.v.v. ¡n!ocom-ltd com Solution Partner Automation System SIMAT1C Human Machine Interface SIMATiC Hf.1l Партнер .

Ж ISoft ru;

Проектирование и внедрение комплексных систем автоматизации различного прикладного назначения Каталог продукции

ГРОМСАТ Промышленные системы автоматизации л .« pronsat cor»

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ! Компания "ПРОМСАГ специализируется в области разработки и производства современных систем и средств автоматизации . Продукция Контакты Обзор продукции Фсрт/э ееода данные для входа

Компания ПРОСРФТ - все нербкмииое дп? промышленных ■„ йлуд prosaft ru'

Реыения дгя автоматизации технологически* пкцессов от компании ПРОСОФТ . АСУ ТП Встраиваемые системы Компьютеры комплектующие .

Промышленные системы автоматизации SIMATjC

Рисунок 1 - Пример результатов запроса «Промышленные системы автоматизации» в информационно-поисковой системе Google (от 31.03.2013 г.)

Реальности автоматизации. Сложившийся порядок создания АСУ промышленным предприятием [2-6] в рамках традиционных представлений [7-1 1] наиболее выразительно отображается 5-уровневой (ярусной) структурой промышленных систем автоматизации [12-14]: уровень учёта и планирования (ресурсов предприятия, включая финансовые, материальнотехнические и человеческие ресурсы) ERP - Enterprise Resource Planning; уровень управления производственными процессами MES - Manufacturing Execution Systems; уровень оперативного управления технологическими процессами MMI -Men-Maching Interface; уровень оперативного управления технологическими операциями или так называемый уровень локального управления - Control; уровень датчиков и исполнительных механизмов I/O — Input/Output, охватывающий различные средства систем автоматического управления (САУ).

На разных ярусах такой системы могут использоваться разные средства автоматизации: большие ЭВМ на вычислительных центрах АСУП; персональные компьютеры в конструктор-ско-технологических службах; индустриальные компьютеры на испытательных полигонах и в заводских лабораториях; промышленные контроллеры (ГТК) и программно-технические комплексы (ПТК) на их основе в системах управления производственными и технологическими процессами, включая уровень локального управления и уровень (интеллектуальных) датчиков и (интеллектуальных) исполнительных механизмов.

Промышленные контроллеры (ПК) отрабатывают функции, соответствующие их положению в структуре автоматизированных систем управления: 1) в высоких ярусах иерархии управления, как правило, - функции индустриальных компьютеров или индустриальных микроЭВМ по организации ярусной структуры управления и решению вопросов уровней ERP и MES; 2) в средних и нижних ярусах (MMI и Control) - функции программируемых логических контроллеров (ПЛК) по организации требуемой работы технологической автоматики и её согласованному функционированию с регуляторами нижнего уровня; 3) в нижних ярусах (Control и I/O) - функции цифровых контурных регуляторов (ЦКР) и регуляторов с экспертной технологией (нечётких регуляторов) по отработке законов регулирования и оперативной идентификации при управлении технологическими процессами (в структурах АСУТП).

Роль и место ПК в структуре АСУ обуславливают и все соответствующие сложности проектирования, внедрения и эксплуатации контроллеров. Здесь к сдерживающим применение факторам традиционно относятся способности ПК: а) «обслужить» многочисленные контуры управления, отработав для каждого контура свой закон регулирования или свои функции технологической автоматики; б) вычислить или требуемым образом отработать сложные функции, непосредственно и опосредованно связанные с последующим формированием управляющих воздействий; в) обработать сложные алгоритмы автоматизации процессов диспетчеризации, контроля, учёта и планирования для обеспечения требуемого функционирования системы. В промышленном аспекте на преодоление таких ограничивающих факторов и ориентирован рынок производимых промышленных контроллеров: их типаж, номенклатура и исполнения.

Так для оценки возможности «обслужить» многочисленные контуры управления используется конструкторский признак способности ПК к обработке определенного количества аналоговых и цифровых входов/выходов, например, СРМ2А, СРМ2С на 120-192 дискретных входо в/выходов, CQM1H на 512 дискретных входов/выходов (компания «OMRON»); SCADA Раск32Р на 512 дискретных входов и 512 дискретных выходов («ПЛКСистемы»); VersaPoint на 1024 входов/выходов, VersaMax на 2048 входов/выходов («Адвантек инжиниринг»); GW-2 на 4000 элементов на систему (НПФ ООО «JTMT»); GE Fanuc series 90-30 на 4096 дискретных входов/выходов, 2048 аналоговых входов и 512 аналоговых выходов («GE Fanuc»); CSID Duplex System на 5120 входов/выходов (НПФ ООО «Ракурс»); TREI-5B-05 на 6000 входов/выходов («ТРЭЙ ГМБХ», Пемза); DL205 и DL405 на 8192 дискретных входов/выходов («ПЛКСистемы»); GE Fanuc series 90-70 на 12000 дискретных .входов/выходов («Адвантек инжиниринг»); Modicon TSX Momentum на 26048 дискретных входов/выходов ( ЗАО «Шнейдер электрик»); ICPCON с i-7000 процессором на 32000 дискретных и 16000 аналоговых входов/выходов («ПЛКСистемы»); PACSystems RX3i на 64000 дискретных входов/выходов («Адвантек инжиниринг»); Modicon TSX Quantum на 64000 дискретных и 7000 аналоговых входов/выходов (ЗАО «Шнейдер электрик»); ICPCON с WinCON на 64000 дискретных и 16000 аналоговых входов/выходов («ПЛКСистемы») [15].

Для осуществления сложных вычислений или требуемой обработки сложных функций, сложных алгоритмов в процессах диспетчеризации, контроля, учёта и планирования системы управления представляются композициями промышленных контроллеров и средств технологической автоматики, как правило, в виде наборов конструктивных модулей, инструментальных средств оснащения и методических указаний по проектированию и сборке, называемых программно-техническими комплексами (ПТК), из которых создаются объектно-ориентированные системы управления. Другими словами, с одной стороны, промышленные контроллеры объединяют в ПТК, чтобы комплексно решать вопросы управления, а с другой, - ПТК создают, ориентируясь на возможности промышленных контроллеров.

Для оценки возможности вычисления или возможности требуемой обработки сложных функций или сложных алгоритмов автоматизации используются уже не конструкторские признаки, а попросту приводится полный перечень функциональных возможностей ПТК в соответствующих технических условиях и эксплуатационной документации: перечисляются воплощённые методы, реализованные законы, конкретные алгоритмыи конкретные функции интерфейса [15].

ПТК проектируются с ориентацией на «классы» производственных структур и процессов, а последующая адаптация ПТК под конкретные производственные условия ведёт к созданию требуемой конкретной АСУ. В свою очередь создание конкретных АСУ обеспечивается использованием традиционных средств автоматизации проектирования (САПР) [16]. При этом системы автоматизации проектирования фактически используются для выбора, интеграции и «подгонки» имеющегося парка приборов, процессорных модулей, приводных устройств и элементов технологической автоматики под конкретные требования заказчика [17].

Особенности нынешнего этапа автоматизации. В последние годы прогрессируют процессы организации функционирования организационно-технических систем, которые в известной степени способствуют изменению сложившихся представлений о проблематике разработки и использования промышленных контроллеров. Условно их можно разделить на три группы: 1) по организации функционирования инженерных объектов, в целом; 2) по организации систем автоматизации, в целом; 3) по организации цифровых контурных регуляторов

ЦКР).

1. Организация функционирования инженерных объектов.

Исследования этой группы процессов организации функционирования организационно-технических систем показали {Раков В.И., Захарова О.В., 2013 [18, С. 13]), что современному этапу автоматизации в плане функционирования инженерных объектов характерна потребность в реализации на каждом шаге формирования управляющих воздействий:

- моделирования текущей оценки качества регулирования по всему объёму пространства состояний объекта управления, основанного на построении аналитического описания текущей поверхности состояний, и отличающегося от известных решений сравнением построенного аналитического описания текущей поверхности состояний с ожидаемыми, эталонными или граничными априорно известными характеристиками (поверхностями, функциями) при работе с «распределёнными» датчиками или сенсорными сетями; (1)

- моделирования процессов изменения регулируемых параметров, основанного на экстраполяции предыдущих значений, и отличающегося от известных решений построением формулы прогноза для определения текущего значения регулируемого параметра при распределённом управлении; (2)

- организации процесса неоднократного моделирования реакции объекта управления на сформированное управляющее воздействие для превентивной оценки возможности его применения на текущем шаге управления или регулирования. (3)

При этом существенно важным сопутствующим фактором отмеченных процессов моделирования является то, что количество операций, исполняемых промышленным контроллером для каждого момента времени опроса датчиков или формирования управляющего воздействия увеличивается не менее, чем в к3 (к - число «сетевых» датчиков) и в пг (п - предыстория (количество) полученных с датчика значений регулируемого параметра для проведения процессов экстраполяции) (Захарова О.В., 2012 [19, С. 41, 44]).

2. Организация систем автоматизации. /

Исследования этой группы процессов организации функционирования организационнотехнических систем показали {Раков В.И., Захарова О.В., 2013 [18, С. 15]), что динамически изменяющаяся локально организованная среда промышленного предприятия влечёт переменность структуры производства (то есть переменность моделей всех компонент, связей и отношений в структуре), что естественно требует регулярного (текущего) участия таких систем автоматизации, как АСНИ (автоматизированных систем научных исследований), САПР (систем автоматизированного проектирования) и АСТПП (автоматизированных систем управления технологической подготовкой производства) во всех текущих производственных процессах промышленного предприятия (рисунок 2).

Всё это обуславливает потребность организации новых процессов моделирования «на регулярной основе» в реальном времени возникающих изменений в «замкнутой» структуре производства (рисунок 2): локально организованная ТП или ОУ => схемы идентификации АСНИ => среда

АСТПП „ ТП локально организованная АСУП => АСУГАП АСУТП => => И (4)

САПР ОУ среда где АСУГАП - АСУ гибкого автоматизированного производства. Время проведения процессов моделирования (г ) всех этапов (4) составит ту «регулярную основу» реального времени, которое должно систематически тратиться на изменение всех процессов управления в соответствующих АСУТП, АСУГАП, АСУП, АСТПП, САПР и АСНИ под влиянием динамически изменяющейся локально организованной среды промышленного предприятия, потому что моделирование в АСНИ совместно со схемами идентификации необходимо для формирования адекватных в текущих обстоятельствах моделей всех компонентов производственной системы (например, за время тАСИИ ); моделирование в САПР необходимо для корректирования необходимой конструкторской и технологической документации под текущие обстоятельства фактических изменений в моделях компонент системы; моделирование в АСТПП необходимо для проведения того комплекса мероприятий, который обеспечит полную технологическую готовность предприятия для выпуска требуемых изделий в текущих условиях переменности структуры (например, за время тСАПР ); моделирование в АСУП необходимо для соответствующей корректировки систем ERP и MES под текущие изменения (например, за время rERP +tmes). В зависимости от текущих обстоятельств это время может быть ограничено даже одним минимальным тактом опроса датчиков среди всех контуров управления, в котором, может быть зафиксировано изменение регулируемого объекта управления и требуется оперативная корректировка его математической модели (5):

Т = ТАСНИ + ТСЛПР + *ERP + ^ MES ^ mjn 1 j » (5) где j изменяется, например, от единицы до значения максимального числа контуров управления.

Локально организованная среда

ТП - технологический процесс, ОУ - отдельные объекты управления вне ТП, АСУГАП -АСУ гибкого автоматизированного производства^ АСУП - автоматизированная система управления предприятием (ERP, MES) {Раков В.И., Захарова О.В., 2013 [18, С. 15])

Рисунок 2 - Реальности структуры систем автоматизации интегрированных АСУ нынешнего этапа автоматизации

3. Организация цифровых контурных регуляторов.

Особенности нынешнего этапа автоматизации обуславливаются не только системными характеристиками организации функционирования инженерных объектов, в целом, и организации систем автоматизации, в целом. Изменению сложившихся представлений о проблематике разработки и использования промышленных контроллеров особенно видимо способствует развитие систем управления конкретными технологическими процессами. В частности, это касается цифровых систем управления технологическими процессами разрушения горных пород буровыми станками взрывных скважин.

При современной тенденции увеличения массы исполнительных механизмов снижаются их собственные частоты колебания, что приводит к появлению резонансных всплесков в полосах пропускания контуров управлении таких агрегатов, как буровые станки, что отрицательно сказывается на качестве управления всей электромеханической системы [20] (Рисунок 3). Когда начинает вибрировать буровая штанга, появляется переменная составляющая в кривой тока (ДТ - датчик тока). Дифференцирующее устройство (ДУ) дифференцирует кривую тока (dl/dt) и на выходе ДУ остаётся только переменная составляющая, пропорционально вибрациям штанги. Выпрямитель (В) делает сигнал однополярным, а регулятор вибраций (PB) усиливает сигнал, пропорциональный вибрациям. Когда вибрации превышают допустимый уровень (выходят из зоны нечувствительности или из мертвой зоны) появляется сигнал на выходе нелинейного элемента (НЭ). Этот сигнал подаётся на вход регулятора частоты вращения (РЧВ), скорость двигателя постоянного тока (Д) уменьшается и уменьшаются вибрации бурового механизма (бурового става). Регулятор тока (РТ) контролирует ток двигателя, РЧВ контролирует частоту вращения, регулятор мощности (РМ) контролирует мощность двигателя. На вход блока умножения

X) приходят ЭДС двигателя и ток двигателя, а на выходе формируется сигнал мощности двигателя (Р = Е-1, где Р - мощность, Е - ЭДС, I - ток двигателя). Тиристорный преобразователь имеет частоту дискретизации 1/300 сек. При такой частоте он не успевает отрабатывать собственные частоты колебания штанги бурового става.

НЭ РВ в ДУ

ТП - тиристорный преобразователь, ДН - датчик напряжения, ДТ - датчик тока, ТГ - тахо-генератор, Д - двигатель постоянного тока, Ф - фильтр (апериодическое звено), ДЭ - датчик ЭДС, X - умножитель (на выходе мощность на валу двигателя), РМ - регулятор мощности, РЧВ - регулятор частоты вращения, РТ - регулятор тока, ДУ - дифференцирующее устройство, В - выпрямитель, РВ - регулятор вибраций, НЭ - нелинейный элемент

Рисунок 3 - Привод постоянного тока бурового станка

Чтобы повысить быстродействие проводят смену системы привода: «Тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока» заменяют системой «Преобразователь частоты - двигатель переменного тока (асинхронный двигатель)» (Рисунок 4) и хорошее качество синусоидального напряжения на статоре асинхронного двигателя (ДА) обеспечивают высокой частотой работы автономного инвертора напряжения (АИН), которая и обуславливает все динамические показатели транзисторного привода. автономный инвертор напряжения, в котором частота дискретизации сигнала составляет величину 1/40000 сек, Ф - Г-образный ЬС - фильтр, В - выпрямитель сети трёхфазного переменного тока (/ « 50 Гц, II« 380 В), УУ-устройство управления инвертором

Рисунок 4 - Привод переменного тока

Обычно системы управления электроприводом бурового станка состоят из широтно-импульсного преобразователя, выполненного на ЮВТ-транзисторах [21], регуляторов тока, по-токосцепления, частоты вращения, линейной скорости перемещения става в комплекте с гидрогенератором, гидродвигателем и канатно-полиспастной системой (Рисунок 5) [22].

Н8>

Мрлш(р) регулятор линеинои скорости передвижения става * трубы)

Крпч(Р) регулятор потоко-сцепления

РЧО(Р) регулятор частоты вращения

Широтно-импульсный преобразователь став

ГН - гидрогенератор, ГД — гидродвигатель, КПС - канатно-полиспастная система Рисунок 5 - Электропривод бурового станка [22]

В тиристорном преобразователе предельная частота управляющих импульсов составляет величину 1/300 сек (Рисунок 3), что определяется трехфазной системой электроснабжения. В этом плане интервал времени, в течение которого цифровые вычислительные средства могут формировать управляющие воздействия и составляет величину 1/300 сек. Качество выходного напряжения преобразователя напрямую зависит от частоты работы. Дальнейшее повышение частоты управляющих импульсов в тиристорном преобразователе невозможно, что существенно ограничивает его динамические свойства. Переход на транзисторные преобразователи на базе ЮВТ-транзисторов сделал возможным использование широтно-импульсных модуляторов (Рисунок 4). Для таких модуляторов выполняется закономерность: чем выше частота, тем ближе реализуется на входе исполнительного асинхронного двигателя требуемый синусоидальный сигнал напряжения и в двигателе уменьшаются потери от высших гармоник, то есть повышается энергоэффективность преобразования электромагнитной в механическую энергию.

В современных широтно-импульсных преобразователях уже сейчас достигнута частота 40 тыс. герц, что определяет системе управления интервал времени в величину 1 / 40000 сек для вычисления всех параметров управления как преобразователя, так и контурных регуляторов (Рисунок 5). Это более, чем на два порядка меньше, чем интервал времени 1/300 сек для формирования всех параметров при тиристорном управлении. Таким образом переход на современную ЮВТ-транзисторную силовую базу для поддержания требуемой высокой частоты работы преобразователя связан с необходимостью решения проблемы повышения скорости работы собственно цифровой системы управления, что в конечном счете может приблизить быстродействие цифровой системы управления к аналоговой. В связи с чем вопросы существенного повышения производительности контурных регуляторов становятся актуальными.

Однако, потребность повышения производительности вычислительных средств управления не исчерпывается причиной перехода на транзисторную силовую базу. Этому могут способствовать и внутренние особенности объектов управления. Существует размах пульсаций в зависимости от типов электроприводов буровых станков во время бурения до 3% частоты вращения става и до 28,5 % тока двигателя [22], то есть в системе управления требуется контролирование и ограничение на допустимых уровнях и тока электродвигателя, и потока механической мощности на шарошечном долоте в зоне забоя, и спус ко подъемных операций, и подачи става в гидросистеме бурового снаряда. Другими словами, поскольку существует размах пульсаций действующего значения тока статора асинхронного двигателя, что приводит к пульсациям крутящего момента на валу двигателя, то требуется регулирование и тока электродвигателя (во внутреннем контуре тока), и вращения става (в контуре частоты вращения вала электродвигателя), и давления в гидросистеме (в контуре давления штанги).

Как отмечалось, при увеличении массы исполнительных механизмов снижаются их собственные частоты колебания, появляются резонансные всплески в полосах пропускания контуров управлении, в частности, в таких агрегатах, как буровые станки серии СБШС-250Н [23-26]. В такой ситуации организация регулирования во внутреннем контуре тока и внешних по отношению к нему контурах частоты вращения и давления должна проводиться с учетом возникающих и изменяющихся собственных частот колебания буровой штанги в зависимости от её длины. Чтобы следить за изменением собственных частот, их надо вычислять на каждом интервале времени 1/40000 сек, то есть в такте частоты широтно-импульсных преобразователей (Рисунок 5). Учитывая, что расчёт собственных частот колебаний бурового става связан с решением уравнений математической физики (в частных производных), описывающих продольные, крутильные и поперечные колебания [27] и имеющих громоздкие вычислительные алгоритмы (метода сеток), быстродействие контурного регулятора должно быть как минимум на порядок выше, поскольку за интервал времени надо успеть не только решить уравнения в частных производных с соответствующими граничными условиями, но и после вычисления собственных частот колебаний буровой штанги в каждом интервале времени надо изменить и выставить новые уставки регуляторов тока, скорости вращения и давления и затем определять соответствующие управляющие воздействия. Причём делать это для обоих электроприводов подачи (давления) и вращения теперь уже во временном интервале соответственно на порядок меньше, то есть примерно в 1/400000 сек. Таким образом, время, за которое цифровая система управления может обсчитывать регуляторы, уменьшилось с 1/300 сек для формирования всех параметров при тиристорном управлении до 1/400000 сек при транзисторном управлении. Поскольку разработчики будут уменьшать время дискретизации широтно-импульсных преобразователей для улучшения динамических характеристик электропривода, то время для формирования управляющих воздействий для цифровых систем управления будет резко снижаться и актуальным становится не просто существенное повышение производительности контурных регуляторов, а вопрос создания предельно быстродействующих (сверхбыстродействующих) цифровых контурных регуляторов (промышленных контроллеров).

Итак, оценка особенности нынешнего этапа автоматизации по направлениям организации функционирования инженерных объектов и организации систем автоматизации указала на необходимость организации новых процессов моделирования (1) - (4). По самим направлениям очевидно, что процессы моделирования (1) - (3) должны реализовываться в системах автоматизации нижнего уровня (MMI, Control, I/O), а процессы моделирования (4) - в системах автоматизации верхнего уровня (MES и ERP).

Общая автоматизированная система управления промышленным предприятием — это организационно-упорядоченная совокупность этих различных АСУ, образующих ярусную (иерархическую) структуру управления на предприятии и формирующихся в виде различных подсистем [7]. Как отмечалось выше, промышленные контроллеры (ПК) отрабатывают функции, соответствующие их положению в структурах соответствующих автоматизированных систем управления предприятия.

Структуры промышленных контроллеров в высоких ярусах иерархии управления (т.е. индустриальные компьютеры или индустриальные микро- и супермикроЭВМ для решения вопросов уровней ERP и MES), как правило, адекватны и объекту управления, в роли которого выступает более низкий ярус иерархии управления, и исполняемым функциям [28-41] независимо от того, реализованы ли индустриальные компьютеры в виде многопроцессорных вычислительных средств по числу координируемых ветвей ярусной структуры (например, типа Gray-4 с 64-мя быстрыми и мощными процессорами) или в виде относительно простых систем (типа Connection Machine) с десятками тысяч простейших процессоров. А поскольку в исполняемых функциях этих уровней отсутствует решение проблем моделирования типа (4), то решение вопросов по организации и проведению процессов моделирования (4), как реальной потребности нынешнего этапа автоматизации, является актуальным.

Для нижних ярусов иерархии управления (MMI, Control, I/O) ситуация в аспекте адекватности не однозначная. Так САУ нижних уровней адекватны по самому своему построению [42], а для ПК или ПТК известно заключение о сомнительности достижения адекватных структур {Захарова О.В., 2012 [19]). Однако, учитывая, что и в исполняемых функциях этих уровней отсутствуют задачи моделирования (1) - (3) [12-15, 31, 43-47], то решение вопросов организации и проведения процессов моделирования (1) - (3), как реальной потребности нынешнего этапа автоматизации, также является актуальным.

Процессы моделирования слагаются из трёх компонентов: а) метода моделирования; б) программ моделирования и в) инструментальных средств моделирования (программного инструментария).

Конкретный процесс моделирования - это реализация вычислительным средством управления (цифровой вычислительной машиной (ЦВМ), процессором ЦВМ или арифметико-логическим устройством (АЛУ) процессора), во-первых, процессов преобразования информации и, во-вторых, процессов взаимодействия со средой применения, которой в конечном итоге является человек. И преобразование, и взаимодействие осуществляется как набор мероприятий в определенной последовательности их осуществления для достижения конкретной цели, то есть конкретный процесс моделирования - это реализация конкретного метода моделирования.

В качестве набора мероприятий в методе моделирования выступают объектно-ориентированные программы моделирования, а последовательность их осуществления (исполнения) задаётся определенными формальными средствами организации процесса моделирования, то есть теми инструментальными средствами (программным инструментарием), которые человек использует для необходимости:

- создания требуемых объектно-ориентированных программ моделирования;

- оперативного изменения программ моделирования;

- оперативного изменения логики процесса моделирования;

- реализации процесса моделирования;

- обеспечения требуемых показателей оценки качества функционирования вычислительных средств управления.

Исходя из такого существа процесса моделирования, актуальность организации процессов моделирования (1) - (4) означает, прежде всего, актуальность разработки программного инструментария для моделирования промышленных контроллеров или в целом для вычислительных средств управления.

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.132.21.1367 «Моделирование сверхбыстродействующих вычислительных средств управления».

Объект исследования: структуры программно-технических средств управления в системах автоматизации (шахтных) карьерных буровых станков.

Предмет исследования: алгоритмы, модели и методы формирования и моделирования управляющих воздействий в цифровых контурных регуляторах (промышленных контроллерах) в указанных системах.

Цель диссертационной работы: повышение быстродействия отработки управляющих воздействий в цифровых контурных регуляторах (промышленных контроллерах).

Научная проблема: создание математических моделей вычислительных операций и формирования логических функций, обеспечивающих методически максимальное быстродействие их отработки в структуре вычислительных средств цифровых контурных регуляторов.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Захарова, Ольга Владимировна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

С целью создания формальных моделей формирования вычислительных и логических операций в структуре вычислительных средств цифровых контурных регуляторов для буровых станков, обеспечивающих методически максимальное быстродействие формирования управляющих воздействий, решены задачи по выбору показателей оценки качества функционирования, по созданию математических моделей вычислительных операций, по созданию формальных средств моделирования, по апробации программного инструментария вычислительных средств управления и получены следующие результаты:

1. Предложен показатель оценки качества функционирования вычислительного средства управления на основе набора системных показателей качества, отличающийся оценкой формирования общего числа логических функций и оценкой отработки вычислительных операций в моделях управления с методически максимальным быстродействием.

2. Разработана математическая модель вычислительных операций в АЛУ, основанная на представлении разрядов операндов в АЛУ в виде логических переменных и разрядов результата в виде логических функций от этих логических переменных, отличающаяся независимым формированием значений всех разрядов результатов операций.

3. Разработана логическая структура АЛУ на основе предложенной математической модели вычислительных операций, отличающаяся регулированием последовательности и одновременности исполнения вычислительных операций.

4. Разработана структура цифрового контурного регулятора, основанная на структуре гибридного сигнального процессора, включающая функции по отработке вычислительных операций и функции по организации исполнения программ, отличающаяся формированием всех логических функций арности не выше, чем количество входных логических переменных.

5. Разработана методика моделирования цифрового контурного регулятора на основе предложенной математической модели вычислительных операций и типовой методики моделирования структуры процессора.

6. Разработана логическая структура ПИД регулятора на основе математических моделей «формула прямоугольников» и «формула трапеций», отличающаяся использованием структур арифметико-логических устройств непосредственного формирования для обеспечения высокой производительности вычислений управляющих воздействий.

7. Разработанная математическая модель вычислительных операций обеспечивает методически максимальное быстродействие отработки вычислительных операций в разработанной логической структуре АЛУ с производительностью «жесткой логики» (с временем переключения транзисторов с объемной структурой Тп-ОМе в 1-3 пикосекунды или около 300 млрд. оп./с), что на несколько порядков быстрее, чем при использовании самых быстродействующих ПЛК CJIM /G/Н, CSIG/H, CSID Duplex System компании Omron с временем выполнения на одну булеву функцию 20 наносекунд.

8. Предложенный программный инструментарий позволяет организовывать моделирование процессов управления для вычислительных средств цифровых контурных регуляторов. Кроме этого по тематике диссертационного исследования:

- разработаны и зарегистрированы девять программ для ЭВМ (Приложение К);

- осуществлено внедрение в трёх научно-производственных предприятиях, университете и получен грант Минобрнауки РФ (Приложение Л).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Захарова, Ольга Владимировна, 2013 год

1. Промышленные АСУ и контроллеры Текст. М. : ООО Издательство «НАУЧТЕЧ-ЛИТИЗДАТ». - 2002-2012. - ISSN 1561-1531.

2. ГОСТ 16084—75. Системы автоматического управления технологическими процессами в промышленности. Основные положения Текст. -М. : Изд-во стандартов, 1975. -4 с.

3. ГОСТ 19675-74. Автоматизированные системы управления. Основные положения. Термины и определения Текст. М: Изд-во стандартов, 1974. - 5 с.

4. ГОСТ 20913-75. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Стадии создания Текст. М: Изд-во стандартов, 1975. - 5 с.

5. ГОСТ 34.201-89 Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем. Информационная технология, комплекс стандартов на автоматизированные системы Текст. Минск: Изд-во стандартов, 2002. - 11 с.

6. ГОСТ 34.601-90 Автоматизированные системы. Стадии создания. Комплекс стандартов на автоматизированные системы Текст. -М: Изд-во стандартов, 1990. 6 с.

7. Глушков, В.М. Введение в АСУ Текст. / В.М. Глушков. К.: Технжа, 1972. - 310 с.

8. Автоматизированная система управления. Теория и методология Текст. / Под ред. О.В. Козловой. М. : Мысль, 1972. - 455 с.

9. Алымов, А.Н. Научные основы создания автоматизированных систем управления предприятиями Текст. / А.Н. Алымов. -. Киев: Наукова думка, 1974. 472 с.

10. Игнатьева, A.B. Исследование систем управления Текст. / A.B. Игнатьева, М.М. Максимцов. М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 157 с.

11. Управление организацией Текст. : учебник / Под ред. А.Г. Поршнева, З.П. Румянцева, H.A. Соломатина. М.: ИНФРА - М.: 2000. - 669 с.

12. Федоров, Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП. Проектирование и разработка Текст. / Ю.Н. Федоров. М. : Инфра-Инженерия, 2008. - 928 с.

13. Денисенко, В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием Текст. / В.В. Денисенко. М. : Горячая Линия-Телеком, 2009. - 608 с.

14. Втюрин, В.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основы АСУТП Текст. : учебное пособие. СПб. : Санкт-Петербургская Гос. Лесотех. Акад., 2006. - 154 с.

15. Приборы и средства автоматизации Текст. : каталог : в 8 т. Т. 8 : Программно-логические контроллеры (ПЛК) и программно-технические комплексы (ПТК) М. : Научтех-литиздат, 2005. - С. 144-164.

16. САПР и графика Текст. М.: КомпьютерПресс, 2000-2012. - ISSN 1560-4640.

17. Латышев, П.Н. Каталог САПР. Программы и производители. 2011-2012 Текст. / П.Н. Латышев. М. : Солон-пресс, 2011. - 736 с.

18. Раков, В.И. О научной необходимости и технической целесообразности создания новых систем моделирования вычислительных средств управления Текст. / В.И. Раков, О.В. Захарова // Промышленные АСУ и контроллеры. 2013. - № 2. - С. 7-21.

19. Захарова, О.В. О факторах уровня локального управления, влияющих на структуру промышленного контроллера Текст. / О.В. Захарова // Промышленные АСУ и контроллеры. -2012.-№ 4. -С. 38-47.

20. Хиллов, B.C. Оценка собственных частот буровой штанги при нестационарных режимах Текст. / С.С. Хиллов, В.В. Плахотник // Сб. научн. тр. НГУ. Днепропетровск : НГУ, 2004.-№ 19.-Т. 4.-С. 145-150.

21. Горева, JI. IGBT-транзисторы International Rectifier шестого поколения Текст. / JI. Горева // Силовая электроника. 2009. - № 4. - С. 27-32.

22. Хиллов, B.C. Системы управления электромеханическими процесами в карьерных буровых станках Текст. : автореф. дис.докт. техн. наук : 05.09.03 (Украина) / Хиллов Виктор Сергеевич. Днепропетровск, 2010. - 25 с.

23. Хиллов, B.C. Информационно-измерительная система параметров вибраций бурового става Текст. / С.С. Хиллов // Вестник компьютерных и информационных технологий». -2008.-№ 12-С. 21-25.

24. Хиллов, B.C., Плахотник В.В. Оценка собственных частот буровой штанги при нестационарных режимах // Сб. научн. тр. НГУ. Днепропетровск : НГУ, 2004. - № 19. - Т. 4. — С.145-150.

25. Хиллов, B.C. Анализ частотных свойств контура тока привода спуско-подъемных операций бурового станка Текст. / С.С. Хиллов // Изв. ОрелГТУ. Серия : Информационные системы и технологии. Орел : ОрелГТУ, 2006. - Т. 1 (2). - С. 229-234.

26. Хиллов, B.C. Анализ собственных частот колебаний разомкнутого контура частоты вращения гидродвигателя привода спуско-подъемных операций бурового станка Текст. / С.С. Хиллов // Прн. електромеханжа та автоматика: наук.-техн. зб. 2007.-Вип.78. - С.98-101.

27. Бешта, A.C. Математическая модель продольных и крутильных колебаний буровой штанги Текст. / A.C. Бешта, С.С. Хиллов, В.В. Плахотник // При. електромехашка та автоматика: наук.-техн. зб. Днепропетровск : НГУ, 2004. - Вип. 73. - С. 118 -125.

28. Шенброт, И.М., Алиев В.М. Проектирование вычислительных систем распределенных АСУ ТП Текст. / И.М. Шенброт. В.М. Алиев. -М. : Энергоатомиздат, 1989. 88 с.

29. Новые методы управления сложными системами Текст. -М. : Наука, 2004. 336 с.

30. Харазов, В.Г Интегрированные системы управления технологическими процессами Текст. / В. Г. Харазов. СПб. : Профессия, 2009. - 592 с.

31. Блок, A.A. Управление параллельными технологическими процессами на основе распределенной интегрированной среды моделирования: дис. . канд. техн. наук : 05.13.06 / Блок Андрей Андреевич. М., 2005. - 184 с.

32. Потапова, Т.Б. Интеграция АСУТП и АСУП Текст. / Т.Б. Потапова // Информационные технологии в науке, образовании и производстве (ИТНОП): материалы Международной научно-технической конференции, 11-12 мая 2004 г. Орел : ОрелГТУ, 2004. - Т. I. - С. 13-15.

33. Раков, В.И. О семантике процессов интеграции АСУП и АСУТП Текст. / В.И. Раков // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. - № 8. - С. 60-65.

34. Лазарева, Т.Я. Интегрированные системы проектирования и управления. Структура и состав Текст.: учебное пособие / Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе. М.: Машиностроение-1, 2006. - 172 с.

35. Киреев, В.А. Обзор проектов 2003-2012 гг. Электронный ресурс. / В. А. Киреев, И.Д. Кашапов. Группа компаний «СМС-Автоматизация». - Режим доступа: http://www.sms-automation.ru/about/.

36. Бусленко, Н.П. Математическое моделирование производственных процессов Текст. / Н.П. Бусленко. М. : Наука, 1964. - 360 с.

37. Потапова, Т.Б. Объективные закономерности сложной автоматизации в промышленности Текст. / Т.Б. Потапова //Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. -№ 2. - С. 60-65.

38. Куцевич, И.В. Системный интегратор в современном мире систем управления Текст. / И.В. Куцевич // Мир компьют. автоматиз. 2004. - № 3. - С. 76-78, 80-84.

39. Ицкович, Э.Л. Проблемы интеграции систем автоматизации на предприятиях Текст. / Э.Л. Ицкович // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. - № 5. - С. 50-55.

40. Ицкович, Э.Л. Рациональная последовательность модернизации существующих систем автоматизации производства Текст. / Э.Л. Ицкович // Промышленные АСУ и контроллеры. 2005. - № 1.-С. 43^9.

41. Рэй, У. Методы управления технологическими процессами Текст. / У. Рэй. М. : Мир, 1983.-368 с.

42. Портнов, Е.М. Построение и анализ многофункциональных информационно-управляющих комплексов (ИУК) для АСУТП рассредоточенными энергообъектами: дис. . канд. техн. наук : 05.13.07 / Портнов Евгений Михайлович. -М., 1998.

43. Павлов, В.М. Разработка эффективного математического и программного обеспечения АСНИ и АСУ ТП : дис. . канд. техн. наук : 05.13.06 / Павлов Вадим Михайлович. Томск, 2002.

44. Долгов, Е.П. Евгений Петрович. Инструментальные средства исследований фрикционного сцепления тяговых машин: дис. . канд. техн. наук : 05.13.06 / Долгов Евгений Петрович. Орёл, 2009.

45. Нестеров, A.JI. Проектирование АСУТП Текст.: учебное пособие / А.Л. Нестеров. -М. : ДЕАН, 2006. К. 1. - 552 с.

46. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП Текст.: методическое пособие / А.Л. Нестеров. М.: ДЕАН, 2009. - К. 2. - 944 с.

47. Интегрированные системы проектирования и управления. Электронный ресурс. -Режим доступа : http://gendocs.ru/ v26269/scada%Dl%81%D0%B8%Dl%81%Dl%82%D0% B5%D0%BC%D 1 %8В.

48. Концепция интегрированных автоматизированных систем Internet & Software company, 2012 Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.interface.ru/home.asp?artld=

49. Антомонов, Ю.Г., Кибернетика и жизнь Текст. / Ю. Г. Антономов, В. И. Харламов. М.: Сов. радио, 1967. - 117 с.

50. Яценко, А.И. Целеполагание и идеалы Текст. / А. И. Яценко. К.: Наукова Думка, 1977.-275 с.

51. Олейник А.Г. Инструментальная система поддержки вычислительного эксперимента / А.Г. Олейник, A.B. Смагин, А.Я. Фридман, О.В. Фридман // Программные продукты и системы. 1999. - №2. - С.7-13.

52. Автономов, В.Н. Создание современной техники. Основы теории и практики Текст. / В.Н. Автономов. М.: Машиностроение, 1991. - 304 с.

53. Кушнеров, А. Троичная цифровая техника. Ретроспектива и современность Электронный ресурс. / А. Кушнеров. Беэр-Шева : ун-т им. Бен-Гуриона, 2005. - 15 с. - Режим доступа : http://314159.ru/kushnerov/kushnerovl.pdf.

54. Фомин, C.B. Системы счисления Текст. / C.B. Фомин. -М.: Наука, 1987. -48 с.

55. Акулов, O.A. Информатика и вычислительная техника Текст. / O.A. Акулов, Н.В. Медведев. Изд. 4. - М. : Омега-Л, 2007. - 557 с.

56. Брусенцов, Н.П. Использование троичного кода и трёхзначной логики в цифровых машинах Текст. / Н.П. Брусенцов : научный отчет № 24ВТ(378). М: МГУ, 1969. - 27 с.

57. Орлов, С. Организация ЭВМ и систем Текст. / С Орлов, Б. Цилькер. СПб. : Питер, 2007.-672 с.

58. Воеводин, B.B. Параллельные вычисления Текст. / В.В. Воеводин, Вл.В. Воеводин. СПб: БХВ-Петербург, 2002. - 609 с.

59. Елизаров, И.А., Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры Текст. / И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе, C.B. Фролов. М.: Машиностроение, 2004. - 180 с.

60. Кангин, В. В. Аппаратные и программные средства систем управления. Промышленные сети и контроллеры Текст. / В.В. Кангин, В.Н. Козлов. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. - Серия: Автоматика. - 418 с.

61. ГОСТ 2.102-68. Единая система конструкторской документации: Виды и комплектность конструкторских документов Текст. -М: Изд-во стандартов, 1971. 8 с.

62. Нейман, Дж фон. Вероятностная логика и синтез надежных организмов из надежных компонент Текст. / Дж. фон Нейман // Сб. статей «Автоматы»; под редакцией К.Э. Шеннона и Дж. Маккарти; пер. с англ. под ред. A.A. Ляпунова. -М., 1956. -420 с.

63. Базилевский, Ю.Я. Методы оценки производительности универсальных цифровых машин с программным управлением. Вопросы теории математических машин Текст. / Ю.Я. Базилевский, Ю.А. Шрейдер. M., 1958. - № 1.- 460 с.

64. Глушков, В.М. Два универсальш критери эффективное^ обчислювальных машин Текст. / В. М. Глушков. Donobigi АН УРСР, 1960. - № 4. - С. 477- 481.

65. Берг, А. И. Энциклопедия современной техники. Автоматика производства и промышленная электроника Текст. / А.И. Берг, В.А. Трапезников. М. : Советская энциклопедия, 1965.-Т. 4.-293 с.

66. Раков, В.И. Заметка о частных моделях контура управления при обеспечении требуемого функционирования Текст. / В.И. Раков // Промышленные АСУ и контроллеры. 2010. -№ 11.-С. 7-20.

67. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры Текст./ под ред. чл.-корр. А.П. Достанко и проф. Ш.М. Чабдарова. -М. : Радио и связь, 1989. 624 с.

68. Раков, В.И. О некоторых особенностях в развитии отраслевых структур систем автоматического управления // Мехатроника, автоматизация, управление, 2006. №8. - С. 43-50.

69. Раков В.И. О некоторых особенностях в развитии отраслевых структур систем автоматического управления Текст. / В.И. Раков // Мехатроника, автоматизация, управление. -2006.-№ 8.-С. 43-50.

70. Раков, В.И. О некоторых принципах формирования структур интегрированных АСУ Текст. / В.И. Раков // Промышленные АСУ и контроллеры. 2007. - № 5. - С. 34-38.

71. Захарова, О.В. О системном показателе качества функционирования промышленного контроллера для процессов моделирования Текст. / О.В. Захарова // Промышленные АСУ и контроллеры. 2011. - № 12. - С. 20-27.

72. Phenom Электронный ресурс. Режим доступа http://life4hard.ru/news/hardnews/203-phenom-ii-x4-805-fotografija-i-skrinshot-na.html.

73. Информационные данные Электронный ресурс. Режим доступа : http://life4hard.ru/news/hardnews/102-via-budet-razvivat-semejjstvo-processorov-nano.html.

74. Fujitsu Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.itpe-dia.ru/index.php/Fujitsu.

75. Cadense (OrCAD) Электронный ресурс. Режим доступа : http://www. softservice-kmv.ru/software/cad/Cadense/OrCAD.html.

76. CADSTAR TopSPTCE Смешанное аналого-цифровое моделирование Электронный ресурс. - Режим доступа : http://www.eurointech.ru/index.sema?a= pages&id=70.

77. WebPack ISE — свободно распространяемый пакет проектирования цифровых устройств на базе плис фирмы Xilinx Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.compitech.rU/html.cgi/arhiv/01 06/statl 06.htm.

78. Active-HDL среда проектирования цифровых устройств Электронный ресурс. -Режим доступа : http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=75816&THEMEID=.

79. Система проектирования цифровых устройств Workview Office Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.atprocess.ru/lektsii/schemotechnika/formi-predstavleniya-funktsiy-algebri-logiki.

80. P-CAD 2006 система проектирования печатных плат Электронный ресурс. - Режим доступа : http://www.eurointech.ru/pcad.

81. Altium Designer 6.6 Комплексная система проектирования электронных устройств на уровне печатных плат и ПЛИС Электронный ресурс. - Режим доступа : http://rutracker.org/forum/viewtopic. php?t= 150580.

82. Средства проектирования и программирования фирмы Altera Электронный ресурс. -Режим доступа : http://www.altera.ru/cgi-bin/go719.

83. Формы представления функций алгебры логики Электронный ресурс. Режим доступа :http://www.atprocess.ru/lektsii/schemotechnika/formi-predstavleniya-funktsiy-algebri-logiki.

84. Electronics Workbench Multisim v8.2.12 SP1 Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.twirpx.com/file/39860/.

85. ЗАО «Электротрейд» TASKING Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.electrontrade.ru/index.sema?a=pages&id=l 86.

86. EPLAN CIS Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.eplan-in-cis.com/.

87. WSCAD Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.rodnik.ru/ product/sapr/saprelectro/tekon/wscad/.

88. Знакомство с пакетом DesignLab 8 Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/0107/statl 16.htm.

89. Раков, В.И. Анализ особенностей автоматизированной системы научных исследований для быстродействующих промышленных контроллеров Текст. / В.И. Раков, О.В. Захарова // Информационные системы и технологии. Орел : ОрелГТУ, 2010. -№ 6(62). - С. 44-54.

90. Долгов, Е.П., Раков В.И. Методика автоматизации исследований фрикционного сцепления тяговых машин Текст. / Е.П. Долгов, В.И. Раков // Известия ОрелГТУ. Серия : Информационные системы и технологии. Орел: ОрелГТУ, 2008. -№ 3/53(564). С. 25-34.

91. Информационные технологии и вычислительные системы Текст. 2002. - №2. - С.4.8.

92. Вольтер, Б.В. 40 лет первой отечественной АСУТП Текст. / Б. В. Вольтер // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. - № 8. - С. 16.

93. Труды Третьей Международной конференции по тенденциям в развитии АСУ технологическими процессами Текст. Шеффилд (Великобритания), 1979. - 278 с.

94. Американская техника и промышленность Текст. // Сб. рекл. материалов фирмы Чилтон Ко. (США). М. : В/О Внешторгреклама СССР, Фирма Чилтон Ко, США, 1979. - Вып. XI : Приборы и системы управления. - 111 с.

95. Раков, В.И. О развитии промышленных контроллеров Текст. / В.И. Раков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2008. - № 8. - С. 19-23.

96. Раков, В.И. О новом подходе к повышению производительности промышленных контроллеров Текст. / В.И. Раков // Промышленные АСУ и контроллеры 2011. - № 3. - С. 31-42.

97. Hofstee, H. Peter. Future microprocessors and off-chip SOP interconnect Текст. / H. Peter Hofstee // IEEE Trans. Adv. Packag. 2004. - №2. - P. 301-302

98. Мишин, Г.Т. Современная программируемая логика фирм Xilinx и Altera Текст. / Г.Т. Мишин, С.И. Феоктистов // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств: сб. науч. тр. МИЭМ. М.: МИЭМ, 2004. - С. 164-169.

99. Kaneko Satoshi. A 600-MHz single-chip multiprocessor with 4.8-GB/s internal shared pipelined bus and 512-kB internal memory Текст. / Kaneko Satoshi, Kondo Hiroyuki, Masui Norio. — IEEE J.Solid-State Circuits, 2004. 39. - №1. - P. 184-193

100. Иванов, Л.В. Многопроцессорность основа развития вычислительных средств Текст. / Л.В. Игнатов // Информационные технологии, 1995 Нулевой выпуск - С.40-42.

101. Каляев, И.А, Многопроцессорные вычислительные системы (суперкомпьютеры): состояние и перспективы Текст. / И.А. Каляев, И.И. Левин // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2004. - № 5. - С. 2-11.

102. Dong Pei-liang, Yu Cheng-fang. Проектирование реконфигурируемого процессора Текст. / Dong Pei-liang, Yu Cheng-fang. J. Fudan Univ. Natur. Sei, 2004. - 43. - № 1. - P.45-49.

103. Коновальчик, П.М. Реконфигурируемая высокопроизводительная вычислительная система Текст. / П.М. Коновальчик // Наукоем. технол. 2004. - № 10. - С. 30-35.

104. Гладштейн, М.А. О выборе фундаментальных информационных принципов построения универсального цифрового нанокомпьютера Текст. / М.А. Гладштейн // Автомат, и вычисл. техн. 2005. - № 1. - С. 3-14.

105. Сорокин В.Д. Процессоры 2112 год = 10 нм? http://www.electrosad.ru/ Proces-sor/ProcTech3.htm.

106. Брусенцов, Н.П. Математическая теория силлогистики Текст. / Н.П. Брусенцов // Вычислительная техника и вопросы кибернетики. СПб. : ЛГУ, 1971. - С. 154-176.

107. Поспелов Д.А. Арифметические основы вычислительных машин дискретного действия Текст. / Д.А. Поспелов. М.: Высшая школа, 1970. - 308 с.

108. Червяков, Н.И. Модулярный ПИД-нейроконтроллер с расширенными функциональными возможностями Текст. / Н.И. Червяков, A.A. Евдокимов // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. М. : Радиотехника, 2009. - №7.

109. ГОСТ 2.120-73 Технический проект/ Комплекс стандартов на автоматизированные системы Текст. М. : Изд-во стандартов, 1974. - 4 с

110. АСНИ Электронный ресурс. Режим доступа : http://pmi.ulstu.ru/newproject/ new/ 1 .html.

111. АСНИ — Википедия Электронный ресурс. Режим доступа : http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%A1%D0%9D%D0%98.

112. Алексеев, Е.Р. Scilab. Решение инженерных и математических задач Текст. / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова, Е.А. Рудченко. М: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 269 с.

113. Жук, К.Д. Система управления научным экспериментом Текст. : энциклопедия кибернетики / К. Д. Жук. К. : Гл. ред. УСЭ, 1975. - Т. 2. - С. 344-347.

114. Методические указания. Автоматизированные системы. Общие положения. РД 50680-88 (Утв. постановлением ГОССТАНДАРТА СССР ОТ 28.12.1988 N 4622 взамен ГОСТ 24.103-84, ГОСТ 23501.101-87 (в части принципов создания, разд. 2).

115. Хикс, Ч. Основные принципы планирования эксперимента Текст. / Ч. Хикс // пер. с англ.-М.: Мир, 1967.-406 с.

116. Ананян, М.А. К вопросу о производительности средств вычислительной техники Текст. / М.А. Ананян, В.И. Раков. М. - 33 с. - Деп. ВИМИ 19 апреля 1974, N ВМ ДР00475.

117. Борзенков, Д.П. Подход к оценке производительности вычислительных систем Текст. / Д.П. Борзенков. Омск. - 10 с. - Деп. ВИНИТИ 3 мая 2005, № 644- В2005.

118. Папернов, A.A. Логические основы цифровых машин и программирования Текст. / A.A. Папернов. М. :Наука, 1965. - 560 с.

119. Каган, Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы Текст. / Б.М. Каган, М.М. Каневский. М. : Энергия, 1974. - 680 е.

120. Форсайт, Дж. Машинные методы математических вычислений Текст. / Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. М. : Мир, 1980. - 280 с.

121. Раков, В.И. О структуре устройств формирования логической мощности при распределенном управлении Текст. / В. И. Раков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2004. - № 8. - С. 21-28.

122. Сандлер, Дж. Техника надежности систем Текст. / Дж. Сандлер. -М. : Наука, 1966. -300 с.

123. Гуревич, A.M. Надежность логических систем управления Текст. / A.M. Гуревич, И.С. Нейштадт. -М.: Энергия, 1970. 104 с.

124. Мюллер, С. Модернизация и ремонт ПК Текст. / С. Мюллер. М.-СПб.-Киев, 2005.-15-е изд.-1344 с.

125. Глушков, В.М. Синтез цифровых автоматов Текст. / В. М. Глушков. М. : ФМ, 1962.-476 с.

126. Поспелов, Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем Текст. / Д.А. Поспелов. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергия, 1974. - 368 с.

127. Захаров, В.Н. Системы управления. Задание. Проектирование. Реализация Текст. / В.Н. Захаров, Д.А. Поспелов, В.Е. Хазацкий. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергия, 1977. -424 с.

128. Раков, В.И. Реализация быстрых вычислений посредством комбинационных структур Текст. / В.И. Раков, О.В. Захарова // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. - № 8. - С. 51-55.

129. Хемминг, Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров Текст. / Р. В. Хемминг. -М.: Наука, 1972.-400 с.

130. Базарова, С. Б-М. Выполнение арифметических операций в АЛУ Текст.: практическое пособие / С.Б-М. Базарова, A.C. Чемерисюк, Э.А. Тулохонов, Е.Ш. Гомбоев. Улан-Удэ: Восточно-Сибирский гос. технологич. ун-т, 2002. -90 с.

131. Зуев, В. И. Проектирование процессора ЭВМ Текст.: учебное пособие / Зуев В.И., Ковригин Б.Н., Любенцов В.М., Тышкевич В.Г., Ядыкин И.М. ; под ред. Б.Н. Ковригина. М.: МИФИ, 2006. - 72 с.

132. Карпов, Ю.Г. Теория автоматов. Текст. / Ю.Г. Карпов Спб.: Питер, 2002. - 224 с.

133. Каган, Б.М. Электронные вычислительные машины и системы Текст. / Б.М. Каган. М. : Энергия, 1979. - 528 с.

134. Веприк, В.Н. Микроконтроллеры семейства MCS-51 Текст. / В.Н. Веприк, В.А. Афанасьев, А.И. Дружинин, A.A. Земсков, А.Р. Исаев, О.В. Малявко : учебное пособие. Новосибирск: Гостехуниверситет, 1997. - 62 с.

135. Раков, В.И. О возможности реализации промышленного контроллера с переменной логической мощностью: принципы технологического выбора // Промышленные АСУ и контроллеры, 2010. № 8. - С.27-35.

136. Раков В.И. Об одном формальном аспекте проблемы обеспечения безопасности жизнедеятельности Текст. / В.И. Раков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2004. - № 4. - С. 16-20.

137. Раков, В.И. Синтез средств логического управления Текст. / В.И. Раков, О.В. Захарова // Известия ОрелГТУ. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. -Орел: ОрелГТУ, 2007. -№ 4-2/268 (535). С. 110-125.

138. Френке, Л. Теория сигналов Текст. / Л. Френке. -М. : Сов. радио, 1974. -315 с.

139. Мальцев, П.П. ПЛИС микросхемы будущего Текст. / П.П. Мальцев, Н.И. Гарбу-зов, А.П. Шарапов // Информационные технологии. - 1995. - Нулевой выпуск. - С. 30-34.

140. Карцев, М.А. Арифметика цифровых машин Текст. / М.А. Карцев. М. : Наука, 1969.-576 с.

141. Шауман, A.M. Основы машинной арифметики Текст. / A.M. Шауман. Л. : ЛГУ, 1979.-312 с.

142. Ершов, С.С. Машинная арифметика Текст. / С.С. Ершов. Челябинск: ЮУрГУ, 1999.-76 с.

143. Ахо, А. Построение и анализ вычислительных алгоритмов Текст. / А. Ахо и др. -М.: Мир, 1979.

144. Лунев, С.А. Программные методы повышения производительности архитектуры picoJava-II: : дисс.канд.техн. наук : 05.13.11 /Лунев Сергей Александрович.-М, 2002.-90с.

145. Калмыков, И.А. Применение параллельно-конвейерных вычислений для повышения быстродействия современных систем управления Текст. / И.А. Калмыков, Я.В. Емарлукова, Д.А. Оленева // Успехи современного естествознания. 2009. - № 4 - С. 36—37.

146. Бугаев, М.М. Проектирование цифровых устройств на программируемых логических интегральных схемах Текст.: учебное пособие / М.М. Бугаев, Н.П. Вашкевич, Е.И. Турин, H.H. Коннов. Пенза: Пенз. гос. техн. ун-та, 1996. - 65 с.

147. Соловьев, В.В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем Текст. / В. В. Соловьев. М.: Горячая Линия - Телеком, 2001. -636 с.

148. Грушвицкий, Р. , Мурсаев А, Угрюмов Е. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики Текст.: учебное пособие / Р. Грушвицкий, А. Мурсаев, Е. Угрюмов. -СПб. : BHV, 2002. 608 с.

149. Джонсон. Конструирование высокоскоростных цифровых устройств Текст. / Джонсон, В. Говард, Грэхем, Мартин. М. : Вильяме, 2006. - 624 с.

150. Максфилд Клайв. Проектирование на ПЛИС Текст. / Максфилд Клайв М. : Додэ-ка-ХХ1, 2007. - 408 с.

151. Рюмик, С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема Текст. / С. М. Рюмик. М.: Додэка-ХХ1, 2011. - Вып. 1.-356 с.

152. Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема Текст. / С. М. Рюмик. М.: Додэка-ХХ1, 2011. - Вып. 2. - 400 с.

153. Шонфелдер Герт Измерительные устройства на базе микропроцессора ATmega Текст.: пер. с нем / Шонфелдер Герт, Шнайдер Корнелиус. СПб. : БХВ-Петербург, 2012. -288 с.

154. Wilkie, J.D.E.Process Control Using Micros Текст. / J. D. E. Wilkie. Electron, and Instrum, 1980. - 11,-N9. -P. 51-55.

155. Alessandroni Valerio. Macehine Текст. / Alessandroni Valerio. 1980. - 35. - N 10. - P. 111-114, 119-121.

156. Wilkie, J.D.E. 3-rd Int. Conf. Trends On-line Comput. Contr. Syst. Sheffield, 1979. -London-New York, 1979. P. 115-120.

157. Goodridge R.T., Beeston T.W. 3-rd Int.Conf.Trends Online Comput. Contr.Syst.Sheffield, 1979. London-New York, 1979. - P. 33-36.

158. Еремеев, Ю.М. Универсальный цифровой регулятор на основе микроЭВМ Текст. / Ю.М. Еремеев, С.А. Орехов // Электрон, промышл. 1978. - № 5. - С. 48-50.

159. Раков, В.И. Замкнутый контур управления как средство методики синтеза интегрированных АСУ Текст. / В.И. Раков // Промышленные АСУ и контроллеры. 2008. - № 5. - С. 26-30.

160. Бобровский, С. История первых процессоров и крупнейшие маркетинговые ошибки. PC Week/RE, 26.11.2002 г. Электронный ресурс. / С. Бобровский. - № 44. - С. 48. - Режим доступа :.http://bibliofond.ru/view. aspx?id=65151.

161. Методы увеличения вычислительной производительности Электронный ресурс. -Режим доступа : http://www.ixbt. сот/ http://www.ixbt.com/cpu/cpuspeed.shtml.

162. Песошин, В.А. Теория автоматов Электронный ресурс. / В.А. Песошин, В.М. Тарасов, Б.Г. Ктомас. Казанский Государственный университет имени А.Н. Туполева. - Режим доступа : http://theory-a.ru/index.html.

163. Шишков, А.Н. Цифровые сигнальные процессоры Электронный ресурс. МАИ: каф. 404, 2011. - 27 с. - Режим доступа : http:// frela-mk.narod2.ru/lektsii/COSiCSP.pdf.

164. Аксёнов, В.П. Сигнальные процессоры Текст. / В.П. Аксенов. Владивосток: ДВГТУ, 2006.-135 с.

165. Краткая история процессоров: 31 год из жизни архитектуры х86 Электронный ресурс. Режим доступа : www.hwp.ru;http://www.compdoc.ru/comp/cpu/short-processor-x86-history.

166. Gavric. Intel Prescott: в погоне за частотой, 2 февраля 2004 Электронный ресурс. -Режим доступа : http://www.fcenter. ru /online.shtml?articles/hardware/processors/8473

167. История первых процессоров и крупнейшие маркетинговые ошибки Электронный ресурс. Режим доступа : http://bibliofond.ru/view.aspx?id=65151.

168. Апробирование Электронный ресурс. Энциклопедия «Викисловарь». - Режим доступа : http://ru.wiktionary.org/wiki/ %D0%B0%D0%BF%D 1 %80%D0%BE%D0%B 1 %D0%B8 %D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5.

169. Ким, Д.П. Теория автоматического управления: в 2 т. Т. 2 : Линейные системы Текст. / Д.П. Ким. М. : Физматлит, 2007. - 312 с.

170. Терехов, В.М. Системы управления электроприводов Текст. / В.М. Терехов, О.И. Осипов. М. : Академия, 2005. - 340 с.

171. Дорф, Р. Современные системы управления Текст. / Р. Дорф, Р. Бишоп. -М. : Лаборатория базовых знаний, 2004. 832 с.

172. Захарова, О.В. Формула ПИД-регулятора для АЛУ непосредственного формирования Текст. / О.В. Захарова // Информационные системы и технологии. Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2012. - № 2 (70). - С. 11-25.