4.3. Организация процедуры вычислений

В отличие от процедуры вычислений при проведении анализа системы по уравнениям, имеющей последовательный характер (рис. 4.3, а), организация процедуры вычислений при решении задач синтеза носит в общем случае параллельно-последова-тельный характер, т.е. для каждого элементарного звена синтезируемой системы осуществляется расчет всех характеристик по зацикленной программе и лишь затем осуществляется переход к следующему звену (рис. 4.3, б). Таким образом, общая программа, осуществляющая последовательный алгоритм синтеза системы от выхода к входу, состоит из замкнутых подпрограмм вычислений параллельного типа для каждого элементарного звена. Лишь в частных случаях, когда в синтезируемой системе имеется последовательная цепочка звеньев с неизменной (известной) структурой, для этой части системы процедура вычислений может быть организована по алгоритму последовательного типа, что сокращает число операций и затраты машинного времени на вычисления.

Типовая организация процедуры вычислений для элементарного звена приведена на рис. 4.4. На структурной схеме в общем виде представлена организация процедуры вычислений при синтезе элементарного звена для задач функционального и структурного синтеза, т. е. когда определению подлежит либо функция управления, реализуемая предыдущим звеном, либо суммарное входное воздействие на рассматриваемое звено, реализуемое обратными связями. Последовательность вычислительных операций при синтезе элементарного звена состоит в следующем.

1) Вводятся исходные данные (оператор 1). Этот оператор в структурной схеме показан условно, так как все исходные данные для проектирования введены заранее в блок ввода данных 1 общей программы синтеза системы (см. рис. 4.2). Оператор 1

структурной схемы на рис. 4.4 получает необходимую информацию от общего блока ввода данных и информацию, определенную в результате синтеза предыдущего звена (массив узлов характеристики изменения выходной координаты рассматриваемого звена).

2) Оператор 2 присваивает времени очередное значение (для первой исходной точки Т = 0, для второй Т = Δt и т. д.).

3) Оператор 3 присваивает координате звена очередное исходное значение переменной (для первой точки Xj,1 = Xj,0 + ΔXj,1/2, для второй Xj,2 = Xj,1 + ΔXj,2/2  и т. д.).

Рис. 4.4. Процедура вычислений для элементарного звена

4) Оператор 4 осуществляет обращение к подпрограмме интерполяции и вычисление текущего значения координаты Xj.i в точках, отличных от узлов интерполяции.

5) Оператор 5 проверяет вид разностного уравнения состояния рассматриваемого звена: линейно оно или нелинейно? В диалоговом режиме автоматизированного проектирования функции оператора 5 может выполнять инженер-проектировщик.


Если урав

нение состояния линейно, то осуществляется непосредственный переход к оператору 7; в противном случае происходит обращение к подпрограмме интерполяции (опера- тор 6).

6) Подпрограмма интерполяции вычисляет значение нелинейных функций, входящих в уравнение состояния, в точках, отличных от узлов интерполяции (оператор 6).

7) Оператор 7 обеспечивает решение инверсного уравнения звена и вычисление суммарного входного воздействия на звено ΣXj вх I.

8) Оператор 8 обеспечивает присвоение функции внешнего воздействия, действующего на входе рассматриваемого звена, очередного ее значения для первой точки φj,1(t) = φj,0(t) +Δφj,1(t); для второй φj,2(t) = φj,1(t) +Δφj,2(t).

9) Оператор 5 обеспечивает обращение к подпрограмме интерполяции и вычисление текущего значения функции φ (t) в точках, отличных от узлов интерполяции.

10) Логический оператор 10 выясняет характер поставленной задачи и путь дальнейшего решения по разветвленной программе.

11) Если поставлена задача функционального синтеза, то структура звена с переменной, имеющей индекс j, известна. Происходит переход к оператору 11, в котором осуществляется присвоение суммарному входному воздействию обратных связей (каждой связи отдельно) очередного значения (для первой точки , Для второй   и т. д.).

12) Оператор 12 обеспечивает вычисление по формуле (4.1) функции управления, реализуемой предыдущим звеном (закон изменения выходной координаты предыдущего звена Xj-1,i).

13) Если поставлена задача структурно-параметрического синтеза, то логический оператор  10 обеспечивает переход к оператору 13, в котором выполняется присвоение выходной координате предыдущего звена Xj-1,i (в этом случае она предполагается известной) очередного значения.

14) Оператор 14 обеспечивает вычисление суммарного дополнительного входного воздействия на рассматриваемое звено ΣXj,m,i, реализуемого обратными связями и являющегося исходным для синтеза последних.

15) Операторы 12 и 14 замыкаются на оператор 15, которым обеспечивается вывод необходимых данных, если это предусмотрено общей разветвленной программой синтеза. В противном случае полученная информация автоматически подается следующему оператору для осуществления дальнейших этапов синтеза.

16) В логическом операторе 16 проверяется выполнение условия окончания расчета. В случае его выполнения осуществляется переход к дальнейшим этапам синтеза. Если же условие не выполняется, то подпрограмма зацикливается, осуществляется возврат к оператору 2, и по той же подпрограмме осуществляется расчет последующих точек.

Структурная схема (см. рис. 4.4) представляет собой один из типовых вариантов организации процедуры вычислений в рамках зацикленной подпрограммы синтеза элементарного звена. Набором таких подпрограмм реализуется процедура вычислений в общей программе синтеза системы в целом.