Системы контроля и управления компьютерно-интегрированных производств как сложные организационно-технические системы обладают рядом свойств, которые могут быть объединены в следующие качества: устойчивость, помехоустойчивость, управляемость, адаптированность и самоорганизация.

Низкое качество традиционных каналов связи и высокие требования по достоверности информации, которая циркулирует в звеньях систем управления компьютерно-интегрированных производств обусловливают поиск средств повышения помехоустойчивости этих систем.

Различают внутреннюю информацию. Внутренняя – это сведения об объекте, предмете, явлении, процессе, которые присущи ему и хранятся в нем. Вся внутренняя информация или ее часть может передаваться. Передаваемая информация называется сообщением. Часть сообщения принята другим объект (адресатом), называется внешней информацией (или собственно информацией).

Хранение, генерация, передача, преобразование и прием информации осуществляется сигналами, то есть материальным носителем информации является сигнал. Сигналом может быть или физический процесс с изменяемыми параметрами, или вещество, состояние которых строго соответствует сведениям об источнике информации или содержания сообщения, которое передается. Рассмотрим процесс обращения информации от объекта контроля и управления и наоборот. По сколько носителем информации является сигнал, то этот процесс можно рассматривать и как процесс обращения и преобразования сигналов.

Рис. 1. Связь между сведениями, сообщениями, информацией и сигналами

На объект влияет внешняя среда. В результате этого действия объект контроля и управления меняет свои свойства. Эти изменения должны быть обнаруженными (рис.2). Выявление (генерация (1)) изменения свойств объекта контроля и управления и является началом процесса обращения (циркуляции) информации в системе. Это выявление необходимо зафиксировать (воспринять) системой контроля и управления. При фиксировании (восприятии (2)) формируется сообщение об изменении свойств (состояний) объекта. При этом может проводиться первичная обработка полученных сведений     (преобразование 3), отделения полезных сигналов от помех. Под преобразованием понимаются операции нормализации, квантования, кодирования, модуляции и другие, которые делают сигнал (сообщение) более помехоустойчивого и удобным для передачи.

Передача (4) сообщений заключается в переносе их на расстояние с помощью сигналов различной физической природы. Этот перенос осуществляется по каналам передачи (электрических, механических, гидравлических, пневматических, акустических, биоэлектрических, электромагнитных ) . Прием (5) сообщений на другой стороне канала имеет характер вторичного восприятия с присущими ему операциями (демодуляции, декодирования и др.), выделения полезные сигнала на фоне помех.

Рис. 2 – Процесс течения информации

Полученные сообщения обрабатываются (6) по определенным законам (алгоритмам) в средствах управления. Промежуточным состоянием обработки сообщения может быть хранения (7) его или его части в памяти. При обработке сообщений определяется новизна сообщение (т.е. оказывается относительная, внешняя информация ). Адресату (А ) может представляться (8) информация , как после обработки (6), так и непосредственно после приема (5).

На основании полученных данных формируется (9) управляющий (или стимулирующий) сигнал, который передается (10, 11) на объект контроля и управления.

Таким образом, процесс обращения информации между объектами и средствами контроля и управления и наоборот включает операции (рис. 2): генерация (1), восприятия (2), преобразования (3), передача (4), прием (5), обработка (6), хранения (7), представления (8), формирование (генерация) обратного сигнала (9) и его передача (10) и влияние (11) его на объект контроля и управления.

Для реализации этих операций используются различные устройства, приборы, блоки , элементы и цели подсистемы. К ним относятся:

- Датчики – для генерации (1) и восприятия (2) информации о состоянии объекта или его отдельных частей;

- Преобразователи сигналов:

а) для их нормализации, усиления, модуляции, квантования, кодирования и т. п., то есть для представления сигналов помехоустойчивого при передаче;

б) для их демодуляции, декодирования, и т. п. , то есть для выделения Полезные сигнала на фоне помех ;

- передатчики – для согласования сигналов с линией связи;

- приемники – для приема сигналов с линии связи (приемники и передатчики является разновидностью преобразователей сигналов);

-устройство обработки информации (например, решающее устройство или операционное устройство);

- запоминающие устройства;

- Формирователи – для определения и формирования сигналов обратной связи или формирования сигналов с определенными характеристиками (по форме, величина, время и т. п.) – исполнительные устройства – для непосредственного действия на объекте.

При работе систем управления ков на них действуют различные помехи. Под действием помех происходит искажение информационных сигналов при приеме, преобразовании, обработке и передаче их, т.е. происходит искажение информации. Под действием помех выходной сигнал не соответствует входному, исходная информация не соответствует входной.

Для характеристики степени соответствия принятой информации переданной вводят понятие “правильности” (“достоверности”), или помехоустойчивости. Под правильностью понимается степень соответствия принятого сигнала переданном (степень соответствия между информацией полученной и информации переданной). Под помехоустойчивостью системы понимают способность ее противостоять вредному воздействию помех или восстанавливать информацию с заданной достоверностью. В различных систем эта способность различна, т.е. при одинаковых входных сигналов и одинаковых помех выходные сигналы могут быть разными по величине. Итак, чем меньше различие выходного сигнала от входного, тем больше помехоустойчивостью обладает система передачи информации. Предельно достижимая помехоустойчивость называется потенциальной помехоустойчивостью. Сравнение реальной помехоустойчивости с потенциальной помехоустойчивостью дает оценку системы и показывает наличие неиспользованных резервов.

Другим важным свойством системы является эффективность системы передачи информации. Под эффективностью системы понимается ее способность обеспечить прием, передачу, обработку, преобразование и представление заданного количества информации наиболее экономичным способом. Поскольку эти операции связаны с определенными затратами мощности, времени и аппаратно – программными расходами, то эффективность системы определяют как ее способность обеспечить выполнение этих операций с наименьшими затратами мощности, времени, аппаратно-программных средств.

Следовательно, выбранные критерии помехоустойчивости должны позволить оптимизировать систему. Свойства помехоустойчивости и эффективности систем тесно взаимосвязаны. Повышение помехоустойчивости всегда ведет к снижению эффективности и, наоборот, повышение эффективности негативно отражается на помехоустойчивости систем.

1. Журавский Ю.П. Передача информации в ГАП: Учебное пособие.-К.: Выща шк., 1991.-216 с.
2. Кондратець В.О. Теорія і технічні засоби систем: Підручник.-К.: Вища шк., 1993.- 319 с.
3. Барабаш І.П., Благодарний М.П. Основи цифрових систем: Підручник. – Харків: Нац. Аерокосмічний ун-т «Харк.авіац.ін-т», 2002.-672 с.
4. Харкевич А.А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965. – 275 с.

Все статьи автора «Mira»