Введение к работе
Актуальность темы. Важную роль прн построении систем управле-я играет совершенствование средств управления объектами и процессами скретного характера. Объекты (процессы) такого рода распространены в иборостроенни. машиностроении, металлургии, химической, легкой и щевой промышленности, в энергетике. Функции устройств управления скретнымн объектами сводятся к включению и останову их исполнитель-їх органов в соответствии с заданным алгоритмом в зависимости от знаний сигналов, определяющих состояние объекта, и имеют логический ха-ктер. В этой связи такие устройства рассматривают как устройства логн-ского управления (УЛУ).
Повышение сложности объектов логического управления, распарал-ливаннс управляющих процессов выдвигают широкі.;* спектр качествен-| новых требований к УЛУ, в число которых входят наличие возможности іератнвной перенастройки, обеспечение оперативной отказоустойчивости высокой живучести. Сказанное обусловливает невозможность построения гсокоэффективных УЛУ только на основе традиционных архитектурных шешії'і и элементной базы н вызывает необходимость поиска принцнпн-ыю новых способов реализации УЛУ.
Широкие возможности для повышения эффективности устройств ло-ческого управления сложными объектами открывает их реализация на попе автоматных структур, формируемых путем интеграции множества шотипиых CGIIC микропрограммных микроконтроллеров и называемых ікроконгроллернммп сетями (МКС). Мпкрокомтроллсрныс сети во мно-м подобны мультипроцессорным системам (МПС), поэтому реализация горптмов в МКС не может осуществляться на основе меіодов. разрабо-нных в рамках теории дискретных управляющих устройств. С другой ороиы. МКС формируются из модулей со специфической архитектурой, о обусловливает невозможность их построения путем заимствования молей и методов, применяемых прн реализации алгоритмов в МПС. По-ому актуальной является разработка эффективных средств реализации іраллельнмх алгоритмов управления в МКС с различной структурой.
Работа выполнена в соответствии с программой П.Т.6І4 "Много-юцессорные ЭВМ с параллельной структурой и системы виртуальной pecilocin", приказ министерства общего и профессионального образования (572 от 2.03.98г.
Цс.іь работы заключается в создании комплех л аппаратных и алго-ігмнчсскнх средств реализации параллельных алгоритмов в мультимпк-жошроллерпых устройствах логического управления.
Основным задачам диссертационной работы являются:
-
Обоснование необходимости разработки аппаратно-алгорнтми ческих средств реализации параллельных алгоритмов в мультимикрокои троллерных УЛУ.
-
Создание логико-процедурных моделей и распределенных аппарат ных средств межмодульного взаимодействия для микроконтроллерных с< тей с различной структурной организацией.
-
Разработка теоретических положений и создание на их основе м« тода и алгоритма субогт.имального разбиения параллельных алгоритме логического управления на последовательные подалгорнтмы.
4. Теоретическое исследование вопроса оптимального размещени
комплексных алгоритмов управления в МКС, создание метода и алгоритм
субоптимального размещения сетей компонентных алгоритмов в микре
контроллерных сетях с кольцевой организацией.
Методы исследования включают методы теории графов, теории мне жеств, математической логики, комбинаторного анализа, теории алгориї мов, теории вероятностей, топологического анализа и теории цифровы автоматов.
Основные научные положения, разработанные лично соискателе* и их новизна.
-
Впервые созданы аппаратно-ориентированные логико-процедуі ные модели синхронизации параллельных процессов в мнкроконтроллч ных сетях с шинной, кольцевой и матричной структурой, позволяющи расширить функциональные возможности мультимикроконтроллерных УЛУ
-
Предложены логико-процедурные модели межмодульной передач управления для МКС с шинной и полносвязной организацией, обеспечі вающне соответственно повышение быстродействия сети И МИИИМИЗПЦИІ конструктивной сложности межмодульного интерфейса.
-
Разработаны теоретические положения и метод субоптнмальцог разбиения параллельных алгоритмов логического управления на последе ватсльные подалгорнтмы (блоки), основанный на принципе лараллелык последовательного распределения групп вершин по блокам.
-
Предложен метод субоптимального размещения сетей компонент ных алгоритмов в МКС с кольцевой организацией, обеспечивающий пс вышенне качества решений на основе использования гипотетических прі дельных оценок оптимальности промежуточных вариантов размещения.
Практическая ценность работы состоит в возможности применен!! (предложенных методов и технических средств при построении устройсз логического управления сложными объектами широкого класса, таким как коммуникационные сет», станочные и робототсхннческне комплексі сборочные автоматы, спорные энергетические установки. Cnpoeirriiposai
ые микроконтроллеры могут быть использованы при создании распреде-енных контроллеров тин и обработчиков прерывании в МПС. а МКС на х основе могут найти применение в качестве локальных контроллеров в эставе многоуровневых АСУ ТП. Предложенные в работе алгоритмы могут гать эффективной основой для создания средств автоматизации логико-опологического проектирования УЛУ.
В ходе выполнения диссертационной работы:
1. Предложены варианты технической реализации разработанных
оделен передачи управления и синхронизации параллельных процессов.
Іредложенньїе решения доведены до уточненных функциональных схем
лкропрограммных микроконтроллеров и признаны изобретениями.
-
Создан алгоритм субоптималыюго разбиения параллельных алго-пгмов логического управления на последовательные подалгоритмы. моющий расширенные функциональные возможности и полиномиальную ременную сложность.
-
Предложен алгоритм субоптішагіьного размещения сетей компо-снтных алгоритмов в микроконтроллерных сетях с кольцевой организаци-іі. обладающий полиномиальной временной сложностью.
Апробация работы. Основные положення диссертационной работы оклалывались и получили положительную оценку на 2-й международной онференции "Новые информационные технологии и системы" (г. Пенза,
996 г.), па Всероссийской научно-технической конференции 'Электроника
информатика — 97" (г. Зеленоград. 1997 г.). на 23-й Всероссийской моло-
ежной научноіі конференции "Гаїариискне чтения" (г. Москва. 1997 г.), на іссроссийскоіі научно-технической конференции "Современные проблемы парочкой пауки и техники" (г.Воронеж. 1997г.). на 3-й научно-техни-сской конференции "Вибрационные машины и технологии" (г. Курск.
997 г.). на 5-й научно-технической конференции "Упрочняющие маттиа-
ы и технологии" (г. Курск, 1997 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отраже-ы в 12 работах, в том чисте в монографии. 5 статьях, 6 тезисах и материа-ах докладов; получено 4 патента и I решение о выдаче патента на изобре-еннс.
Объем и структура работы. Диссертационная работ*, состоит из вве-ення. чеіьірех глав, заключения, списка литературы и приложений. Рабога одержи г 144 страницы текста и поясняется 37 рисунками; список литера-уры включасг 82 наименования: 5 приложений содержат 81 страницу.
