1.1.2. Структурная, функциональная и принципиальная схемы сау
Изучение и математический анализ САУ облегчается, если ее представить в виде элементов, выявить физические взаимосвязи между элементами и отобразить их графически.
Структурная схемаописывает типовые составные части САУ с отображением типовых звеньев, математическими правилами связей между ними и описываемых алгоритмами преобразования информации (рис.1.1.3).
Для синтеза САУ при проектировании устройств, а также для эксплуатации и ремонта применяют функциональные схемы САУ
Рис. 1.1.3. Структурная схема САУ
Функциональной схемойназывается схема, отражающая типовые функции, выполняемые в законченном виде отдельными элементами автоматической системы.
Связи между элементами обозначают линиями со стрелками, указывающими направление и обозначение сигналов. Внутри прямоугольников обычно указывают переходные функции графически или в виде математических выражений (рис.1.1.4).
Рис. 1.1.4. Функциональная схема САУ
Для изготовления и ремонта устройств САУ необходимо подробное изображение составных электрических, электронных, электромеханических и других элементов, входящих в САУ, на принципиальной схеме.
Принципиальной схемой САУназывают схему с детальным изображением электрических, электронных, электромеханических и других элементов, входящих в САУ, для разработки, изготовления и ремонта (рис.1.1.5).
В САР применяются следующие элементы: VTI-КТ819 — автоматическое устройство управления, выполненное на транзисторе КТ819; VDI-КС156А — устройство, вырабатывающее опорное напряжение, выполненное на маломощном
Рис. 1.1.5. Принципиальная схема САР (устройство стабилизации напряжения)
параметрическом стабилизаторе напряжения и дополнительном резисторе R 1; VD2 — АЛ307 и R2 — устройство индикации напряжения; С1 — 47мкф x 15 — электрический фильтр.
1.1.3. Обратная связь, звено, передаточная функция
Система автоматического управления (регулирования) (САУ или САР)- это замкнутая автоматическая система, основанная на принципе обратной связи управлении объектом с использованием информации о результатах управления. Так как при управлении происходит постоянное сравнение выходного параметра Y(t) с заданным Yтр(t), в результате выявляется ошибка (1.1.4)
Эта ошибка компенсируется процессом регулирования по обратной связи (рис.1.1.3)
где X3(t) — заданный параметр, Xoc(t) — выходная величина ООС.
Из соотношений (1.4). (1.7) видно, что обратная связь должна быть всегда отрицательной в автоматических системах регулирования.
Некоторые элементы автоматической системы в отдельных случаях могут отсутствовать, но главная обратная связь (ГОС) должна функционировать всегда, так как с ее помощью выявляется соответствие действительного состояния объекта регулирования заданному. Наличие главной обратной связи — основной признак САУ (САР).
Отрицательная обратная связь в САУ является главным звеном в управлении. Обратные связи подразделяются на главные, внутренние и компенсирующие.
Для математической формализации функционирования САУ на структурной и функциональной схемах выделяют элементы или звенья и математически описывают их работу с помощью передаточных функций.
Звенья или элементы САУ приведены на рис. 1.1.3. 1.1.5.
На структурных схемах САУ элементы обозначены математическими моделями в виде передаточных функций:
Передаточная функцияпредставляет собой математическое описание функционирования звена САУ.
Математическое описание может быть в виде временных соотношений, дифференциальных уравнений или в параметрических изображениях по Лапласу.
Как отличить структурную схему от функциональной
Схема является чертежом или изображением, которое описывает основную идею устройства или сооружения. Она может быть выполнена без соблюдения масштаба и условных обозначений. В конструкторской документации схема описывает составные части изделия и соединения между ними.
Структурная схема
Структурная схема предоставляет общее представление о принципе действия устройства. На ней изображена совокупность звеньев объекта и связь между ними. Каждое звено является частью объекта и отвечает за определенную элементарную функцию.
Принципы построения структурной схемы
Звенья на структурной схеме изображаются в виде прямоугольников или условных графических обозначений, которые соединяются линиями взаимосвязи. Линии могут быть обозначены стрелками для указания направления хода процессов между звеньями. Каждое звено изделия на схеме должно иметь наименование или обозначение, которое может быть в форме условного обозначения и описывать тип элемента. В структурной схеме допускается использование дополнительных графиков, диаграмм и таблиц, а также указание параметров и характеристик.
Функциональная схема
Функциональная схема помогает понять, что происходит в отдельных узлах устройства и объясняет принцип его работы. Функциональные части устройства и связи между ними обозначаются с помощью специальных графических условных обозначений. Отдельные функциональные части могут быть изображены в виде прямоугольников.
Принципы построения функциональной схемы
Каждому элементу функциональной схемы должно быть присвоено условное обозначение. Рекомендуется указывать технические характеристики каждой функциональной части устройства. Для каждой группы функциональных элементов должно быть указано обозначение или наименование. На функциональной схеме допускается изображение дополнительных графиков, диаграмм, таблиц, определяющих последовательность процессов по времени, а также указание характеристик отдельных элементов и точек.
Отличие структурной схемы от функциональной
Главное отличие между структурной и функциональной схемами заключается в том, что структурная схема предоставляет общую картину устройства и указывает на местоположение функциональных элементов и звеньев, а функциональная схема более точно описывает положение элементов в узлах и взаимодействие между ними.
Чем отличается структурная схема от функциональной схемы прибора? Спасибо.
Видимо имеется виду различие функциональной и принципиальной схем.
Структурная схема она же функциональная это схема на которой прибор представлен как набор блоков, на ней поясняется взаимодействие разных модулей прибора друг с другом,
принципиальная схема это подробная схема с указанием наименований и номиналов отдельных элементов, а так же указанны контрольные точки напряжения, частоты, формы импульсов и т. д.
NAVAHМыслитель (9321) 13 лет назад
чё за телик?
Алексей Искусственный Интеллект (172498) Без понятия, взял первую что нашел. )))
Алексей ГоловченкоПрофи (583) 4 года назад
Не смог ответить, так как вопрос закрыт, вообщем:
Функциональные схемы отражают взаимодействие устройств и элементов схемы в процессе их работы. Графически отдельные устройства схемы изображают в виде прямоугольников, а существующие между ними связи стрелками, соответствующими направлению прохождения сигнала. Внутреннее содержание каждого устройства не конкретизируется, а функциональное назначение шифруется буквенными символами.
Структурные схемы в отличие от функциональных схем определяют динамические свойства системы. Структурные схемы составляют путем выделения динамических звеньев таким образом, чтобы для них можно было наиболее просто определить передаточные функции. Внутри прямоугольников, изображающих звенья системы, записывают значения передаточных функций звеньев.
Олег БитманПрофи (689) 3 месяца назад
хороший ответ. спасибо
Остальные ответы
Структурная — квадраты узлов функциональных, функциональная — с точностью до детальки.
еуыЗнаток (313) 6 лет назад
а просто блок схема тогда что?
Структурная это поблочно с указанием за что отвечают и характеристиками, а функциональная это описание принципа работы или процесса со стрелочками шагами и т. д.
Требования к прибору определяются в техническом задании (ТЗ). В ТЗ как минимум есть 1. состав прибора и 2.требования по назначению.
1. Состав прибора — это и есть его структура. Именно структурная схема предназначена для визуального отображения состава прибора (далее — изделие). Таким образом, «квадратиками» на структурной схеме отображаются составные части изделия, а связи между этими «квадратиками» (линии) обозначается подчиненность (или вложенность) одной составной части по отношению к другой. Альтернативное отображения вложенности можно реализовать просто расположив один «квадратик» в другом.
2. Требования по назначению — это и есть функциональность. Функциональная схема также может содержать тот же набор «квадратиков» (тех же составных частей изделия), но располагаются они и соединяются между собой не по принципу вложенности (как в структурной схеме), а по принципу удобства отображения одной или нескольких функций изделия. Что значит отобразить какую-то одну функцию изделия — это значит показать источник информации (под информацией понимаем как просто структуру данных (программисты поймут), так может быть и сигнальная информация), последовательность прохождения этой информации через составные части изделия («квадратики»), изменения этой информации в этих «квадратиках» и в конце получение информации в таком состоянии, по которому можно сказать что функция изделия выполнена. Таким образом набор «квадратиков» и связи между ними определяются «течением» информации, изменение которой в конечном счете приводит к завершению выполнения одной из функций изделия.
25.Структурная и функциональная схема разрабатываемого программного обеспечения.
Структурная схема программной системы показывает наличие подсистем или других структурных компонентов. В отличие от программного комплекса отдельные части (подсистемы) программной системы интенсивно обмениваются данными между собой и с основной программой. Структурная схема программной системы этого не показывает (рисунок 11.2а).
Рисунок 11.2 -Пример схем программной системы: а) структурной;
Более полное представление о проектируемом ПО с точки зрения взаимодействия его компонентов между собой и с внешней средой дает функциональная схема. Функциональная схема (схема данных, ГОСТ 19.701-90) — схема взаимодействия компонентов ПО с описанием информационных потоков, состава данных в потоках и указанием используемых файлов и устройств. Для изображения функциональных схем используют специальные обозначения, установленные стандартом. Основные обозначения схем данных приведены в таблице ГЛ. Функциональные схемы более информативны, чем структурные. На рисунках 11.16 и 11.26 приведены функциональные схемы программных комплексов и систем. Все компоненты структурных и функциональных схем должны быть описаны. Следует тщательно прорабатывать спецификации межпрограммных интерфейсов, так как от качества их описания зависит количество самых дорогостоящих ошибок, к которым относятся ошибки, обнаруживаемые при комплексном тестировании.
26.Тестирование и отладка.
Тестирование — это процесс выполнения программы, целью которого является выявление ошибок. Никакое тестирование не может доказать отсутствие ошибок в сложном ПО, поскольку выполнение полного тестирования становится невозможным и имеется вероятность, что остались невыявленные ошибки. Соблюдение основных правил тестирования и научно обоснованный подбор тестов может уменьшить их количество. Процесс разработки согласно современной модели жизненного цикла ПО предполагает три стадии тестирования: автономное тестирование компонентов ПО; комплексное тестирование разрабатываемого ПО; системное или оценочное тестирование на соответствие основным критериям качества. Для повышения качества тестирования рекомендуется соблюдать следующие основные принципы:
а) предполагаемые результаты должны быть известны до тестирования;
.6) следует избегать тестирования программы автором;
в) необходимо досконально изучать результаты каждого теста;
г) необходимо проверять действия программы на неверных данных;
д) необходимо проверять программу на неожиданные побочные эффекты па неверных данных.
Вероятность наличия необнаруженных ошибок в части программы пропорциональна количеству ошибок уже найденных в этой части. Удачным считают тест, который обнаруживает хотя бы одну ошибку. Формирование набора тестов имеет большое значение, поскольку тестирование является одним из наиболее трудоемких этапов создания ПО. Доля стоимости тестирования в общей стоимости разработки возрастает при увеличении сложности ПО и повышении требований к их качеству.
Отладка — это процесс локализации (определения оператора программы, выполнение которого вызвало нарушение вычислительного процесса) и исправления ошибок, обнаруженных при тестировании ПО. Для исправления ошибки необходимо определить ее причину. Отладка требует от программиста глубоких знаний специфики управления используемыми техническими средствами, операционной системы, среды и языка программирования, реализуемых процессов, природы и специфики ошибок, методик отладки и. соответствующих программных средств; психологически дискомфортна (нужно искать собственные ошибки в условиях ограниченного времени); оставляет возможность взаимовлияния ошибок в разных частях программы. Четко сформулированные методики отладки отсутствуют. Различают:
а) синтаксические ошибки — сопровождаются комментарием с указанием их местоположения, фиксируются компилятором (транслятором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа;
б) ошибки компоновки — обнаруживаются компоновщиком (редактором связей) при объединении модулей программы;
в) ошибки выполнения — обнаруживаются аппаратными средствами, операционной системой или пользователем при выполнении программы, проявляются разными способами и в свою очередь делятся на труппы:
- ошибки определения исходных данных (ошибки передачи, ошибки преобразования, ошибки перезаписи и ошибки данных);
- логические ошибки проектирования (неприменимый метод, неверный алгоритм, неверная структура данных, другие) и кодирования (ошибки некорректного использования переменных, вычислений, межмодульного интерфейса, реализации алгоритма, другие);
3) ошибки накопления погрешностей результатов вычислений (игнорирование ограничений разрядной сетки и способов уменьшения погрешности).
Отладка программы в любом случае предполагает обдумывание и логическое осмысление всей имеющейся информации об ошибке. Большинство ошибок можно обнаружить по косвенным признакам посредством тщательного анализа текстов программ и результатов тестирования без получения дополнительной информации с помощью следующих методов:
а) ручного тестирования (при обнаружении ошибки нужно выполнить тестируемую программу вручную, используя тестовый набор, при работе с ко торым была обнаружена ошибка);
б) индукции (основан на тщательном анализе симптомов ошибки, которые могут проявляться как неверные результаты вычислений или как сообщение об ошибке);
в) дедукции (вначале формируют множество причин, которые могли бы вызвать данное проявление ошибки, а затем анализируя причины, исключают те, которые противоречат имеющимся данным);
г) обратного прослеживания (для точки вывода неверного результата строится гипотеза о значениях основных переменных, которые могли бы привести к получению данного результата, а затем, исходя из этой гипотезы, делают предположения о значениях переменных в предыдущей точке).
Для получения дополнительной информации об ошибке выполняют добавочные тесты и используют специальные методы и средства: отладочный вывод; интегрированные средства отладки; независимые отладчики.
Общая методика отладки программных продуктов, написанных для выполнения в операционных системах MS DOS и Win32:
/ этап — изучение проявления ошибки;
- этап — определение локализации ошибки;
- этап — определение причины ошибки;
- этап — исправление ошибки;
- этап — повторное тестирование.
Процесс отладки можно существенно упростить, если следовать основным рекомендациям структурного подхода к программированию:
а) программу наращивать «сверху-вниз», от интерфейса к обрабатываю- щим подпрограммам, тестируя ее по ходу добавления подпрограмм;
б) выводить пользователю вводимые им данные для контроля и прове- рять их на допустимость сразу после ввода;
в) предусматривать вывод основных данных во всех узловых точках ал- горитма (ветвлениях, вызовах подпрограмм).