CC BY
18
На основании полученных результатов можно сделать выводы о возможности модернизации имеющегося оборудования УЭЦН с помощью разработанной ТМС для мониторинга УЭЦН и расчета фильтрационных параметров скважины, что особенно важно при внедрении новых энергосберегающих технологий ОРЭ (одновременно-раздельной эксплуатации) и ОРЗ (одновременно-раздельной закачкой воды в пласт).
Список литературы:
1. Производственная компания Борец [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.boretscompany.ru (дата обращения: 12.09.2010).
2. ЗАО Элекгон [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.elek-ton.ru (датаобращения: 12.09.2010).
3. ОАО Алнас [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.alnas.ru (датаобращения: 25.09.2010).
ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ИЗДЕЛИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ © Морозов А.В.*, Мусин Д.А.4
Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации им. Маршала Советского Союза А.М. Василевского, г. Смоленск
Рассматривается один из подходов к решению задачи повышения надежности вычислительных систем реального времени, как следствия снижения интенсивности потока сбоев со стороны интерфейса питания. Специфика данного класса систем заключается в ряде конструктивных особенностей и жестких условиях эксплуатации под воздейст-вием множества дестабилизирующих факторов. Приведенный подход отличает упорядоченное построение входящих компонентов от входа первичной сети до системы электропитания в электронном модуле первого уровня (ЭМ1) в соответствии со структурной схемой интерфейса питания вычислительной системы, а так же обоснование частных технических решений по устранению источников сбоев в ней.
Вычислительные системы (ВС) реального времени, установленные в изделиях специального назначения, к которым относятся самолеты, средства морского базирования, системы военного назначения и др., предназначены
* Докторант кафедры Автоматизированных систем боевого управления, кандидат технических наук, доцент.
* Адъюнкт кафедры Автоматизированных систем боевого управления.
для управления функционированием всех аппаратных средств в условиях жестких временных ограничений. Они отличаются наличием средств автоматической аппаратной и программной синхронизации, решают определенный круг задач, используют специализированные операционные системы и характеризуются ограниченным списком абонентов и интенсивным поступлением требований на их обслуживание в случайные моменты времени. Обеспечение работы ВС в условиях реального времени при сложных алгоритмах и малых периодах повторения входной / выходной информации на практике приводит к очень жестким требованиям к показателям надежности их функционирования, важным из которых является интенсивность потока сбоев.
Одной из важнейших составляющих современных и перспективных вычислительных систем реального времени изделий специального назначения, функционирующих в условиях большого набора дестабилизирующих факторов, является система электропитания, которая, учитывая специфику ее построения, выступает как интерфейс питания [1].
Развитие ВС с требуемыми показателями надежности функционирования сдерживается рядом факторов, обусловленных как особенностями их эксплуатации, так и их построения на основе современной элементной базы и технологий. ВС вышеуказанных изделий подвергаются воздействию множества дестабилизирующих факторов, и значительная часть из них прямо или косвенно относится к интерфейсу питания, который в условиях новых технологий не только недостаточно фильтрует сбои по питанию, но и становится дополнительным их источником.
Критерием необходимого качества интерфейса электропитания является обеспечение допустимых требований к характеристикам питания современной элементной базы [2].
Подлежат решению следующие частные научные задачи:
- обоснования правил разводки первичной сети электропитания ВС и выбора методов компенсации и фильтрации помех, возникающих в первичной сети электропитания;
- построения структуры интерфейса электропитания блока ВС (уровня ЭМ2), обеспечивающей исключение взаимовлияния различных номиналов питания и генерацию выходного напряжения логических элементов в модуле уровня ЭМ1;
- разработки аналитической модели расчета параметров магнито-провода с непараллельным диамагнитным зазором малогабаритных трансформаторов вторичных источников питания (ВИП) номиналов частного (из дополнительного ряда разрешенных типо-номиналов) применения при ограничениях на их объем (например, одно шагоместо 20,1 мм в конструктиве «Евромеханика»);
- синтеза схемы выходного ключа формирователя импульсного пи -тания (ФИП) БИС с большим потреблением мощности в статике (например, постоянной памяти констант ВС);
- обоснования метода определения требуемых параметров составного емкостного фильтра для подавления высокочастотных помех в цепях питания модуля уровня ЭМ1.
Указанные частные решения должны быть сведены в комплексную методику построения интерфейса электропитания ВС реального времени, включая рекомендации.
Как дополнительные направления исследований целесообразно выделить:
- дополнительные эффекты по повышению сбоеустойчивости информационных цепей ЭМ1 при введении в его конструкцию печатного конденсатора;
- возможность управления величиной номинального электропитания ЭМ1 как способа обнаружения параметрических отказов.
Степень совершенства устройства и уровень соответствия интерфейса питания целевому назначению определяются с помощью показателей эффективности - стоимости, надежности, удельной мощности, КПД и др. Часто один из показателей эффективности выделяется в качестве главного. В этом случае возможна оптимизация по этому параметру и математическая функция, определяющая его, называется целевой [2]. Совокупность показателей эффективности внешних и выходных параметров составляет техническое задание на проектирование.
Если определена целевая функция, то все остальные параметры рассматриваются как внешние ограничения. Очевидно, что не всякая совокупность требований может быть реализована практически - при проектировании возможна коррекция технического задания и поэтому желательно определение перечня параметров, по которым такая коррекция допустима по согласованию с разработчиками системы и аппаратуры, потребляющей электроэнергию [1]. Большая группа параметров относится к внутренним - это параметры элементов и режимов отдельных электронных схем. Они разделяются на справочные и вычисляемые параметры, для определения которых используются все исходные данные и математическое описание электрических процессов и энергетических соотношений в схемах электропитания.
К внутренним относятся также и конструктивно-технологические параметры, определяемые требованиями к термической стойкости, электромагнитной совместимости и т.д. Чтобы обеспечить высокие показатели эффективности, необходимо рационально выбрать структурную схему устройства и определить оптимальные значения тех параметров проекта, которые можно изменять, не нарушая физических или конструктивно-технологических ограничений.
Итерационная процедура улучшения исходного допустимого решения ча-ще всего выполняется с помощью направленного перебора работоспособных вариантов. Таким образом, оптимизация отдельно взятых элементов и узлов изделия уже на первой стадии проектирования всегда полезна, так как резко сокращает затраты времени на расчет оптимального варианта, а иногда (на
этапе эскизного построения интерфейса электропитания) сразу дает достаточно хорошие результаты для сравнительного анализа возможных структур [3].
Нормативные документы, исходные данные
ТЗ на проектирование ВС
Показатели качества электропитания в ТЗ
Руководство по обеспечению системы бесперебойного питания (СБП)
Стандарт «Евромеханика»
ГОСТ Р 51225-9
ГОСТ В 21134-75
ГОСТ В 26854-86
ГОСТ Р 51225-9
ТУ на выбранный транзистор
Временная диаграмма включения/отключения (контроллер ВИП)
Анализ состава ВС и абонентов
Определение перечня требуемых напряжений
Определение узлов, требующих резервирования электропитания
Декомпозиция интерфейса электропитания
Распределение источников электропитания по блокам ВС
Разводка первичной цепи питания от генератора автономного питания
Выбор силового кабеля
Расчет трехфазного фильтра первичной сети
Выбор ВИП основных номиналов питания(+5В,±12В,+27В)
Проектирование ВИП номиналов питания ограниченного применения (+З.ЗВ, +9В.-5В)
Расчет параметров планарного трансформатора с зазором
—► Проектирование локального ФИП
—► Обоснование структуры, выбор
выходного транзистора Экстракция параметров выходного
феиса питания электронного модуля ЭМ1 Расчет емкостного фильтра
Трассировка цепей питания в модуле Проверка топологии на помехоустойчивость, уровня фильтрации в цепях питания Формирование экранных слоев, введение печатного коцс
Программные и др. средства поддержки
Схема функциональная вычислительной системы изделия
Справочник «Электрические кабели, провода и шнуры»
Справочник на унифицированные узлы
МС MathCad 13
Программа Model Editor
Моделирование сквозного переходного процесса в САПР РЗРІЗЕ
Выходные параметры ФИП | в пределах требований ТЗ
САПР P-CAD (NOVEL-FLASH)
Рис. 1. Методика построения интерфейса электропитания вычислительной системы реального времени
Разработка интерфейса электропитания начинается с тщательного анализа не только технического задания на подсистему электропитания, но и состава ВС и ее абонентов, готовых или заимствованных функциональных узлов и элементов прежних разработок, применяемой элементной базы.
Представленная методика (рис. 1) отражает комплексный подход к решению научной задачи, который заключается в упорядоченном построении входящих компонентов интерфейса электропитания от входа первичной сети до построения системы электропитания в электронном модуле первого уровня в соответствии со структурной схемой интерфейса питания вычислительной системы.
В комплексную методику сведены следующие частные решения:
- обоснование правил выбора проводов, их экранирования и разводки первичной сети электропитания от автономного источника к стойке ВС, методы компенсации и фильтрации помех, возникающих в первичной сети питания;
- при построении ВИП для номиналов питания ограниченного применения и потребления - решение задачи размещения их в блоке в объеме одного шагоместа стандарта «Евромеханика»;
- синтез конструкции формирователя импульсного питания (ФИП) полупроводниковых БИС большого потребления энергии в статическом режиме, например для ПЗУ констант в ЭМ1 [4];
- формирование правил построения интерфейса электропитания в блоке (ЭМ2) с учетом компенсации помех и взаимовлияний, а так же способов подключения нескольких номиналов питания к общей нагрузке - электропитания на коммутационной печатной плате;
- усовершенствование интерфейса электропитания ЭМ1 с целью фильтрации помех, критичных для современной элементной базы.
Таким образом, система электропитания представлена в виде интерфейса с его декомпозицией на последовательную цепь функционально значимых участков, исследования по эффективному подавлению помех в которых проводятся индивидуально: ввод первичной сети в стойку; разводка первичной сети по блокам; шины питания различных номиналов в блоке; ВИП с номиналами ограниченного применения, устанавливаемый непосредственно у нагрузки; локальный участок на печатной плате электронного модуля с большим потреблением мощности; фильтр питания в модуле. Предлагаемая методика построения указанного интерфейса позволит компенсировать воздействие дестабилизирующих факторов с учетом специфики изделия за счет декомпозиции и последовательного проектирования элементов от первичного питания до его подачи на элемент в модуле первого уровня, что в свою очередь приведет к снижению интенсивности потока сбоев со стороны интерфейса питания, а, следовательно, и повышению надежности вычислительной системы реального времени.
Список литературы:
1. Мироненко И.Г. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств. - М.: Изд. центр «Академия», 2007. - 368 с.
2. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. - СПб.: Питер, 2006. - 704 с.
3. Морозов А.В., Павлюченков С.Н. Проблемы построения высокопроизводительных вычислительных систем в образцах вооружения войсковой ПВО // Научно-технический сборник «Оборонная техника». - М.: ФГУП НТЦ «Информтехника», 2009. - № 4-5. - per. № 89/32.
4. Морозов А.В., Павлюченков С.Н. Построение корректной системы питания перспективных вычислительных систем реального времени. Смоленское региональное отделение АВН // Информационный бюллетень № 18. - Смоленск: ВА ВПВО ВС РФ, 2009. - С. 325-333.
ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРИБЛИЖЕНИЯ СИСТЕМАМИ БАЗИСНЫХ ФУНКЦИЙ УОЛША © Рахимов Б.С.*, Аллаберганов Б.А.4, Нурметова С.Ю.*
Ургенчский филиал Ташкентского университета информационных технологий, Республика Узбекистан, г. Ургенч
Исследовались сравнительные характеристики полученных кусочноквадратических и кусочно-постоянных базисов Уолша.
Задача приближения функциональных зависимостей ортогональными системами базисных функций в конечном итоге приводится к задаче вычисления коэффициентов. Наличие быстрых алгоритмов вычисления спектральных коэффициентов, а также отсутствие в этих алгоритмах сложных с точки зрения аппаратной реализации операций умножения и деления позволяет использовать эти алгоритмы в задач цифровой обработки сигналов. Однако все разработанные алгоритмы быстрых преобразований Уолша основаны на применения кусочно-постоянных базисных функций.
Исследуем вопрос, каким образом алгоритмы быстрых преобразований в базисах ортогональных кусочно-постоянных функций [1, 3] могут быть приспособлены для расчета коэффициентов в кусочно-линейных базисах.
Обозначив через {<pk(x)} произвольный действительный кусочно-постоянный базис, запишем формулы прямого и обратного дискретных бы-
* Доцент кафедры Информационных технологии, кандидат технических наук, доцент.
* Студент.
* Студент.
