Управление в системах реального времени

Ни одна система не может существовать без управления. Система должна реагировать как на внутренние изменения, так и на изменения внешней среды. Реакцией на эти изменения будут изменения параметров объекта системы. Именно этот процесс и называется управлением.

Существование любой системы обусловлено необходимостью достижения определенных целей. Изменение этих целей также вызывает реакцию системы. Помимо этого, система обладает некоторыми ресурсами, которые необходимы для ее функционирования.

Само управление в таких условиях рассматривается как процесс принятия и реализации решений. Необходимо оценить состояние объектов системы, факторы внешней среды, имеющиеся ресурсы, поставленные перед системой цели, на основе чего принять решение и реализовать его путем организации управленческого воздействия на объект. Схема представленного процесса управления представлена на рисунке 1.

Итак, получается, что задача управления состоит в том, чтобы принять решение на основе всех имеющихся данных и воплотить его в жизнь. В зависимости от того, как именно применяется решение, системы делятся на автоматизированные и автоматические. Во-первых в процессе управления участвует человек, а во-вторых — нет.

Кроме этого системы делятся по физической природе объекта управления на системы управления экономико-организационного типа (объект управления — хозяйственная деятельность) и системы управления технологическими процессами (объект управления — физический объект). Также существуют комбинированные системы, в которых присутствуют объекты обоих типов.

Еще одним признаком деления систем является время принятия решения. Если оно ограничено сверху в пределах 100 миллисекунд, то данная система является системой реального времени. В противном случае, система называется системой произвольного времени.

Системы реального времени, вызывающие наибольший интерес в рамках данной статьи, делятся на системы жесткого и мягкого реального времени. В жестких системах, в отличие от мягких, реакция системы не может выходить за пределы установленной границы. Это условие должно выполняться всегда. Также в жестких системах принято, что результат с опозданием не несет никакой ценности, любое нарушение времени реакции воспринимается как отказ системы, а стоимость опоздания бесконечно велика для системы. В мягких же системах, в которых опоздание не желательно, но допустимо, принято, что чем выше время реакции, тем выше стоимость решение, а также то, что отказом является низкая производительность системы.

Описанная выше классификация систем управления представлена на рисунке 2.

Компонентами технических средств автоматизированной системы управления реального времени являются средства переработки информации, средства управления, исполнительные средства, измерительные средства, средства отображения информация, а также сами объекты управления. Кроме того, в системе принимает участие также лицо, принимающее решение. Измерительные средства предназначены для замера состояния объектов управления и факторов внешней среды. Далее полученная информация обрабатывается средствами переработки информации, которые реализуют алгоритм принятия решения и формируют управляющие воздействия, которые выполняют исполнительные средства. Для того чтобы в системе мог принять участие человек ему необходимы средства отображения информации (для представления информации с измерительных средств и средств переработки информации лицу, принимающему решению) и средства управления (для формирования управляющих воздействий лицом, принимающим решения). Все указанные компоненты технических средств автоматизированной системы управления реального времени представлены на рисунке 3.

Также составляющими автоматизированных систем управления реального времени являются программное и информационное обеспечение.

Таким образом, управление представляет собой процесс принятия и реализации решения путем воздействия на объекты системы. Наибольший интерес вызывают автоматизированные системы управления реального времени, решение в которых должно приниматься и реализоваться за короткий промежуток времени. Их использование позволяет достичь максимальной эффективности в процессе управления.

Литература

1. Климентьев, К.Е. Системы реального времени: обзорный курс лекций. / К.Е. Климентьев. — Самара: Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 2008. — 45 с.
2. Древс, Ю.Г. Технические и программные средства систем реального времени: учебник. / Ю.Г. Древс. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. — 334 с.: ил.