×
29.06.2019
219.017.a1c2

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано для построения распределенных измерительно-управляющих систем с удаленным доступом к объектам исследования и средствам управления и измерения с повышенной пропускной способностью. Технический результат - повышение пропускной способности системы. Он достигается за счет сокращения среднего времени обслуживания поблочно формируемой очереди заданий путем оптимизации порядка выбора их в пределах блока и исполнения исходя из минимально необходимого времени на изменение состояния объекта относительного его текущего состояния. 1 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано для построения распределенных измерительно-управляющих систем с удаленным доступом к объектам исследования и средствам управления и измерения.

Известен способ функционирования распределенной измерительно-управляющей системы (РИУС), решающий задачи автоматизации экспериментальных исследований с удаленным доступом (см. A.M.Зимин. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом в техническом университете: Информационные технологии, №2, 2002, с.39-43), который включает передачу задания на управление объектом с персональной ЭВМ через компьютерную сеть на сетевой сервер системы, запись его в очередь заданий других пользователей, передачу очередного задания с сетевого сервера на измерительно-управляющий сервер, сопряженный с объектом, формирование с его помощью сигналов управления, их вывод на объект, измерение параметров объекта и передачу результатов измерения через сетевой сервер на ПЭВМ пользователя.

Недостатком данного способа, в котором задания выполняются в порядке их поступления на сетевой сервер, является большое время обслуживания пользователей, в случаях, когда доминирующей составляющей времени обслуживания является время управления изменением состояния объекта, что приводит к снижению пропускной способности системы.

Наиболее близким к заявляемому является «Способ тестирования территориально удаленных объектов» по патенту РФ №2406140, который включает передачу сформированного задания на тестирование объекта с персональной ЭВМ пользователя через компьютерную сеть на сетевой сервер системы, запись его в очередь заданий других пользователей, передачу очередного задания с сетевого сервера на измерительный сервер, сопряженный с тестируемым объектом, измерение под его управлением значений откликов объекта на выводимое тестовое воздействие и передачу результатов измерения через сетевой сервер на персональную ЭВМ пользователя. Данный способ реализуется с помощью распределенной измерительно-управляющей системы и определяет способ функционирования таких систем.

Недостатком данного способа является то, что он решает задачу повышения пропускной способности РИУС только за счет оптимизации времени измерений и не учитывает ее зависимость от времени управления изменением состояния объекта, которое во многих случаях может иметь доминирующее влияние.

В основу изобретения положена задача повышения пропускной способности РИУС.

Поставленная задача решается тем, что в способе функционирования распределенных измерительно-управляющих систем, включающем формирование на персональной ЭВМ пользователя задания на управление объектом и измерения, передачу задания с персональной ЭВМ пользователя через компьютерную сеть на сетевой сервер системы, запись его в очередь заданий других пользователей в порядке их поступления, передачу задания с сетевого сервера на измерительно-управляющий сервер, сопряженный с объектом, формирование с его помощью сигналов управления и при необходимости - сигналов тестирования, вывод их через средства сопряжения на объект, проведение измерений и передачу их результатов через сетевой сервер на персональную ЭВМ пользователя, согласно изобретению дополнительно на сетевом сервере очередь заданий разбивают на последовательно выполняемые блоки заданий фиксированной длины и выбирают из очередного блока для передачи на измерительно-управляющий сервер задание с наименьшим временем на изменение состояния объекта относительно его текущего состояния.

На фигуре 1 приведена возможная структурная схема системы, реализующей заявляемый способ.

Система содержит персональные ЭВМ пользователей 11, 12, …, 1m, соединенные через компьютерную сеть с сетевым сервером 2, к которому подключен измерительно-управляющий сервер 3, соединенный через устройство сопряжения 4 и исполнительное устройство 5 с объектом 6.

Функционирование РИУС по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

С персональной ЭВМ пользователя 11, 12, …, 1m (m - число пользователей системы) через компьютерную сеть на сетевой сервер 2 передается представленное в цифровом виде задание на измерения и управление объектом 6, которое в порядке поступления записывается сетевым сервером 2 в очередь заданий других пользователей, формируемую им в виде блоков заданий постоянной длины L. Состояние объекта 6 определяется значением его управляемого параметра (одномерное управление) или совокупности параметров (многомерное управление). В задании указываются управляемые параметры объекта и их значения, необходимые для изменения его состояния, вид и параметры тестового воздействия. Максимальное число состояний Z объекта 6 определяется сочетанием всех возможных значений параметров управления и их количеством.

Примерами заданий на управление объектом 6 могут быть:

- изменение конфигурации (структуры и архитектуры) коммутируемых электрических цепей и электронных устройств или значений их элементов с временем установления переходных процессов, вызываемых коммутацией, существенно большим времени измерения исследуемых характеристик;

- изменение электрического режима работы элементов при наличии физических ограничений на скорость изменения;

- изменение температурного режима работы, скорость которого ограничивается тепловой инерционностью объекта;

- изменение механических характеристик объектов, например скорости и направления вращения вала и др.

Каждому из L заданий в формируемом сетевым сервером 2 блоке заданий соответствует одно из возможных состояний объекта 6 , где n=1, 2, …, L - номер задания в порядке его поступления, i=0, 1, 2, …, Z-1 - номер состояния объекта 6 в соответствии с n-м заданием.

Сетевой сервер 2 на основе информации о текущем состоянии Sk объекта 6, поступающей с измерительно-управляющего сервера 3 (k=0, 1, 2, …, Z-1 - номер текущего состояния объекта), выбирает из очередного исполняемого блока заданий то, которому отвечает минимальное время на изменение состояния объекта 6, т.е. на приведение его в новое состояние, определяемое этим заданием. Математически алгоритм поиска номера q очередного извлекаемого из очереди задания можно представить выражением:

где t(Sk, ) - время перевода объекта из текущего состояния Sk в состояние , при котором это время минимально (время перехода Sk).

Под управлением измерительно-управляющего сервера 3 в соответствии с извлекаемым заданием синтезируются в цифровом виде управляющее и тестовое воздействия. Цифровое управляющее воздействие выводится на исполнительное устройство 5, которое преобразует его в физическое воздействие на объект 6, изменяющее его (объекта 6) состояние, например, с помощью управляемых ключей, приводов, нагревателей и т.п. Цифровое тестовое (измерительное) воздействие выводится на устройство сопряжения 4 и преобразуется с помощью встроенного в это устройство цифроаналогового преобразователя (ЦАП) в последовательность аналоговых тестовых сигналов, воздействующих на объект 6.

Одновременно с выводом последовательности тестовых воздействий через устройство сопряжения 4 осуществляется синхронизированный ввод в измерительно-управляющий сервер 3 откликов объекта 6 с одной или нескольких точек съема, оцифрованных встроенным в устройство сопряжения 4 аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Полученные результаты измерений, проводимых под управлением измерительно-управляющего сервера 3, через сетевой сервер 2 передаются на персональную ЭВМ пользователя 11, 12, …, 1m и несут информацию о параметрах и характеристиках объекта 6, отвечающих его установленному состоянию.

Технический результат изобретения поясним на конкретном примере. Предположим, что время перехода объекта 6 из произвольного состояния Si в состояние Si+1 и обратно из состояния Si+1 в состояние Si не зависит от i и равно Δt. Тогда время перевода объекта из текущего состояния Sk в состояние Si, определяемое извлекаемым из очереди заданием, определяется как:

.

Предположим, что в очередном блоке длиною L=5 в текущий момент времени содержатся задания, определяющие состояния объекта 6 , которые поступили в сетевой сервер 2 в последовательности n=1, 2, 3, 4, 5, а объект 6 на начало обработки данного блока заданий находится в состоянии Sk=S0; время измерения требуемых параметров и/или характеристик объекта 6 равно tизм.

Если выбирать для передачи на измерительно-управляющий сервер 3 задания в порядке их поступления (q=n), то время исполнения или обслуживания первого извлекаемого задания будет равно:

Для второго извлекаемого задания исходным является состояние, определяемое первым заданием, поэтому время обслуживания второго задания равно:

Для третьего и последующих заданий имеем:

Среднее время обслуживания рассмотренных в очереди составит:

Критерию выбора заданий из очереди в соответствии с заявляемым способом (1) соответствует порядок их извлечения (q=1, 5, 4, 3, 2). Время обслуживания заданий при этом определяется как:

Среднее время обслуживания заданий при применении заявляемого способа составит:

Отношение среднего времени обслуживания заданий в РИУС, функционирующей по известному способу и по предлагаемому способу, составляет:

Для отмеченных выше видов управления выполняется условие: Δt>>tизм, при котором для оценки эффективности заявляемого способа значением tизм можно пренебречь. С учетом этого определяемый сокращением среднего времени обслуживания выигрыш для рассмотренного примера составляет:

Сокращение среднего времени обслуживания приводит к повышению в R раз пропускной способности системы, т.е. к увеличению в R раз числа обслуживаемых заданий в единицу времени, что говорит о более эффективном функционировании РИУС и о решении положенной в основу изобретения задачи.

После обработки текущего (очередного) блока заданий система (РИУС) автоматически переходит к обслуживанию заданий, размещенных в порядке поступления их в следующем блоке. От выбора длины блока L также может зависеть эффективность способа.

Эффект сокращения среднего времени обслуживания заданий объясняется тем, что промежуточные состояния, получающиеся в процессе изменения состояния исследуемого объекта при выполнении очередного задания, могут отвечать одним или нескольким состояниям, определяемым другими заданиями, стоящими в очереди. Выполняя эти внеочередные задания (в смысле порядка их поступления) в процессе установки соответствующих им промежуточных состояний объекта 6, и достигают сокращения суммарного времени обслуживания заданий.

Особенно ощутим данный эффект при исследованиях, связанных с изменением теплового режима работы объекта или его элементов. При их последовательном нагреве или охлаждении до заданной температуры объект или его элемент принимают промежуточные значения температуры, которые отвечают другим заданиям на исследования, имеющимся в очереди. Они могут быть обслужены в соответствии с порядком, определяемым по заявляемому способу и не совпадающим в общем случае с порядком их поступления на сетевой сервер 2. Таким образом, достигается минимизация перекрестных дублирующих операций перестройки объекта, сокращающая среднее время обслуживания заданий и, как следствие, увеличивающая пропускную способность распределенных измерительно-управляющих систем.

Эффективность предлагаемого способа проверена при использовании в распределенных измерительно-управляющих системах автоматизации лабораторного эксперимента в ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет».

Способ функционирования распределенных измерительно-управляющих систем, включающий формирование на персональной ЭВМ пользователя задания на управление объектом и измерения, передачу задания с персональной ЭВМ пользователя через компьютерную сеть на сетевой сервер системы, запись его в очередь заданий других пользователей в порядке их поступления, передачу задания с сетевого сервера на измерительно-управляющий сервер, сопряженный с объектом, формирование с его помощью сигналов управления и при необходимости - сигналов тестирования, вывод их через средства сопряжения на объект, проведение измерений и передачу их результатов через сетевой сервер на персональную ЭВМ пользователя, отличающийся тем, что дополнительно на сетевом сервере очередь заданий разбивают на последовательно выполняемые блоки заданий фиксированной длины и выбирают из очередного блока для передачи на измерительно-управляющий сервер задание с наименьшим временем на изменение состояния объекта относительно его текущего состояния.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 64 items.
27.06.2013
№216.012.5133

Газостатический подшипник

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в радиальных опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков и другого оборудования с быстроходными роторами при использовании в качестве смазывающей среды как газов, так и жидкостей. Газостатический подшипник содержит корпус с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486380
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5262

Способ поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радионавигации и радиосвязи для кодовой синхронизации приемников шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией. Технический результат - сокращение времени поиска шумоподобных сигналов при высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486683
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.538b

Устройство для нанесения покрытий на порошки

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройству для нанесения покрытий на порошки. Может применяться в металлургии при производстве композиционных материалов, содержащих мелкодисперсные и нанопорошки. Устройство содержит вакуумную камеру с системой откачки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486990
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.08.2013
№216.012.6487

Способ получения прозрачной проводящей пленки insno

Изобретение относится к области тонкопленочных технологий, в частности технологии получения тонких пленок оксида индия-олова (ITO), и может быть использовано при производстве электролюминисцентных дисплеев и мониторов с сенсорным экраном. Осуществляют экстрагирование Sn и In из водных растворов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491372
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.10.2013
№216.012.7416

Способ дистанционного обследования объектов электрических сетей

Изобретение относится к области спутниковой радионавигации и может быть использовано для определения координат мест локальных повреждений объектов электрических сетей при диагностических работах на электрических сетях без вывода их из эксплуатации. Технический результат - расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495375
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7824

Пульсовый оксиметр

Изобретение относится к медицинской технике. Пульсовый оксиметр содержит блок красного излучателя (1), блок инфракрасного излучателя (2), фотоприемник (3), блок синхронизации (7), блок вычислителя (6) и блок индикации (10). Пульсовой оксиметр дополнительно содержит аналого-цифровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496418
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7f28

Способ определения погрешности формирования псевдодальности навигационного сигнала

Способ определения погрешности формирования псевдодальности навигационного сигнала, по которому устанавливают сигнал с несущей частотой f, равной несущей частоте имитируемого навигационного космического аппарата, с помощью имитатора навигационных сигналов, измеряют значения задержек сигнала с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498225
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.897e

Устройство для теплоизоляции скважины в многолетнемерзлых породах

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности, в частности к охлаждающим устройствам буровых скважин, и предназначено для эксплуатации скважин в районах кавернозных, многолетнемерзлых пород (ММП). Техническим результатом предложенного изобретения является предотвращение образования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500880
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.89c0

Устройство для бестраншейной замены трубопровода

Изобретение относится к устройствам для бестраншейной замены трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций. Устройство содержит труборазрушающий рабочий орган с двумя дисковыми ножами, расширитель для увеличения диаметра скважины, приспособление для крепления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500946
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.89e5

Стенд для градуировки тензоэлементов

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензометрии. Технический результат заключается в расширении области практического применения стенда и тензоэлемента, обеспечении мобильности стенда. Стенд для градуировки тензоэлементов содержит динамометр ДНУ, тензоэлемент,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500983
Дата охранного документа: 10.12.2013
Showing 11-12 of 12 items.
13.02.2020
№220.018.026f

Имитатор солнечного излучения

Изобретение относится к электровакуумной, электронной и электроламповой промышленности и может быть использовано при испытании техники, предназначенной для работы в космическом пространстве. Техническим результатом является обеспечение создания источника излучения оптического диапазона с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713914
Дата охранного документа: 11.02.2020
17.06.2023
№223.018.7db3

Способ имитации радиоканала космических систем

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть использовано в процессе наземной отработки совместного функционирования компонентов наземных и бортовых комплексов космических систем. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей имитации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002782569
Дата охранного документа: 31.10.2022
+ добавить свой РИД