-построение математической модели процесса; Математическая модель строится не для всего технологического процесса, а для отдельных его составляющих. Это облегчает разработку программ для мини-компьютеров, с помощью которых вырабатываются управляющие воздействия (в задачах управления) или определяются и анализируются специфичные причины нестандартного функционирования (в задачах контроля);
-выбор способа управления процессом; Данный вопрос связан, в частности, с проблемами надежности и стоимости. Стоимость систем с центральным управлением обычно при большом числе управляемых объектов ниже стоимости децентрализованных систем. Такая закономерность с развитием технологии производства микропроцессоров, приведшей к созданию высокоэффективных однокристальных микроЭВМ, проявляется все в меньшей степени. Кроме того, системы на базе центральных управляющих микроЭВМ являются технологически менее надежными. Они нуждаются в дорогостоящих, помехоустойчивых линиях связи. Поэтому принцип децентрализованного управления в микропроцессорных системах постепенно становится превалирующим. Кроме того, эффективность микропроцессорной системы может быть достигнута за счет рационального распределения функций управления между аппаратными и программными средствами, особая роль отводится системам с перестраиваемой структурой, предоставляющей хорошие возможности для реализации различных алгоритмов определения с использованием программируемых структур;
-построение алгоритма управления (контроля); Здесь необходимо учитывать существующий алгоритм управления (контроля), выбранный критерий качества, особенности технологического процесса, выбранный способ управления и тому подобное. Необходимо построить схему процесса управления (контроля) и дать ее описание. При разработке алгоритма важно иметь в виду, что управление должно осуществляться в реальном масштабе времени;
-программное обеспечение; количество программных модулей определяется содержанием и количеством реализуемых функций системы управления.
В дипломном проекте программы разрабатываются по указанию руководителя ДП. Решение задачи построения технического обеспечения АСУТП также должно основываться на современной тенденции -широкого применения микропроцессоров и персональных компьютеров. Решение задачи, как правило, следует начать с расчета необходимого количества различного оборудования и выбора его конкретного вида. После произведенных расчетов выбрать способ компоновки технических средств. Все расчеты и выбор компоновки должны исходить из заданной схемы технологического процесса. В проекте могут решаться вопросы конструирования переходных устройств
для сопряжения процессора и терминальных устройств.
3.3.5 Автоматизированные системы научных исследований
В настоящее время автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) находят широкое применение и обеспечивают дальнейшее развитие фундаментальных направлений в науке.
АСНИ отличаются от других типов автоматизированных систем (АСУТП, АСУП, САПР и других) характером информации на выходе системы. Прежде всего, это получаемые в результате научной деятельности человека, а также создаваемые на основе этих данных математические модели исследуемыx объектов, явлений или процессов, адекватность и точность таких моделей обеспечиваются всем комплексом методических, программных и других средств. Поэтому АСНИ являются системами для получения, корректировки или исследования моделей, используемых затем в других типах автоматизированных систем для управления или проектирования.
При проработке общей части дипломного проекта следует учитывать, что системный подход требует рассмотрения процесса проектирования автоматизированной системы, его целей и логики как единого целого, подчинения частных общей цели системы и интеграции представлений о системе с различных точек зрения на каждом ее этапе проектирования. На этой основе должны создаваться требуемые практикой конкретные методы и соответствующие инженерные методики проектирования.
Ниже приводятся возможные варианты тем дипломных проектов:
а) Разработка технического проекта АСНИ.
Цель дипломного проекта по данной теме -это выработка технических решений, дающих полное представление о создаваемой АСНИ и ее подсистемах. Последовательность работ на стадии разработки технического проекта АСНИ следующая:
-разработка предварительной технической структуры АСНИ;
-анализ характеристик функционирования АСНИ;
-разработка базовой технической структуры АСНИ;
-разработка структуры информационного обеспечения АСНИ;
-разработка структуры математического обеспечения АСНИ.
В дипломном проекте чаще всего приводятся разработки одной из стадий создания технического проекта АСНИ, или же некоторых стадий, но для какой-то конкретной подсистемы. При разработке предварительной технической структуры АСНИ решаются следующие вопросы:
-определение числа уровней АСНИ и совокупности алгоритмов, выполняемых на каждом уровне;
-определение трудоемкости и сложности алгоритмов каждого уровня;
-определение технической структуры АСНИ и распределение функций по подсистемам;
-определение параметров устройств каждой функциональной группы технических средств.
Решение задач анализа характеристик функционирования АСНИ должно учитывать, что процесс функционирования АСНИ имеет информационный характер, в котором учитывают четыре основных звена: объект исследований, АСНИ, исследователь и внешняя среда. Процедура анализа состоит из следующих составных частей:
-анализ входящих и выходящих потоков в АСНИ. Входящие потоки образуются из контролируемой информации, поступающей от объекта, исследователя и внешней среды. Выходящие состоят из потоков, выдаваемых системой на объект автоматизации, исследователю и во внешнюю среду;
-выбор параметров для описания функционирования АСНИ. Производится обоснование и выбор характеристик, связанных с производительностью системы, эффективностью использования в системе накопителей и вероятностных характеристик. Выбор совокупности характеристик определяется спецификой разрабатываемой АСНИ;
-составление модели функционирования АСНИ в целом. Производится детальное описание функционирования АСНИ (как правило, в терминах теории массового обслуживания);
-разработка и анализ моделей подсистемы АСНИ. При решении данного вопроса в качестве базовых принимаются типовые конфигурации подсистем;
-анализ модели функционирования АСНИ в целом. Анализ проводится "снизу-вверх" и осуществляется компоновка и уточнение параметров подсистем каждого уровня;
-разработка рекомендаций по выбору средств автоматизации.
При разработке базовой технической структуры АСНИ разрабатываются следующие вопросы:
-определение специфических требований к отдельным подсистемам, корректировка состава технических средств;
-сопоставление требований информационной и программной частей с технической частью АСНИ;
-построение загрузочной диаграммы АСНИ;
-определение производительности отдельных подсистем и системы в целом.
Разработка структуры информационного обеспечения АСНИ основывается на базовой технической структуре АСНИ и характеристиках входящих в нее средств автоматизации. Информационное обеспечение должно строиться с учетом методологических положений проектирования АСНИ.
Разработка информационного обеспечения выполняется по следующим этапам:
-выбор структуры данных; здесь разрабатывается способ размещения данных в памяти, выбирается вид структуры записей и дается обоснование его выбора;
-выбор структуры и типа массива; при выборе преимущество имеет та структура, при которой коэффициент использования памяти выше;
-анализ общей схемы организации массива; при работе с массивами необходимо учитывать следующие основные требования: единство использования информационной базы всеми решаемыми в системе задачами; типизация схем оперирования с массивами, позволяющая разработать общий программный аппарат для работы с ними; при составлении общей схемы разрабатываются следующие структуры: входного документа, входного массива, основного массива, подмассивов для соответствующих задач, выходных массивов, выходных документов;
-выбор и обоснование метода сортировки данных;
-анализ распределения данных по информационной базе; при распределении данных по информационной базе центральным моментом является сохранение принятой для нее структуры. Для эффектного поиска и ориентации в массивах необходимо организовать каталоги для всех массивов данных;
-анализ организации доступа к данным; разрабатываются вопросы использования поступающей и хранимой в системе информации. Для этого должно быть определено, какая информация требуется для функционирования
АСНИ и где она хранится;
-оценка работ по созданию банков данных. Для сложных АСНИ необходимо разрабатывать банки данных, состоящие из совокупности данных большого объема и сложной структуры и комплекса программных средств для создания, обновления, поддержания и использования содержимого базы данных.
Проектные решения математического обеспечения реализуют через программное обеспечение. На стадии разработки структуры программного обеспечения АСНИ должны рассматриваться, в основном, вопросы выбора и создания прикладного программного обеспечения, то есть программ и пакетов прикладных программ, предназначенных для осуществления процедур исследований для испытаний. Выполняются следующие основные этапы:
-определение набора типовых (стандартных) программ обработки, составление списка программ; на основании анализа видов обработки данных и анализа объектов автоматизации определяется необходимый состав стандартного математического обеспечения;