Введение
Глава 1 Принципы организации и функционирования сетевых информационно-управляющих систем (СИУС) мехатронных объектов 21
1.1 Обобщенная структура и классификация мехатронных объектов 21
1.2 Задача управления мехатронным объектом 26
1.3 Способы организации информационно-управляющих систем мехатронных объектов 29
1.4 Способы организации вычислительного процесса в сетевой информационно-управляющей системе 43
1.5 Методы обеспечения надежности СИУС 54
1.5.1 Способы резервирования, применяемые в современных технических системах 54
1.5.2 Анализ возможности применения существующих способов резервирования в бортовых СИУС 61
1.6 Выводы 71
Глава 2 Метод обеспечения надежности СИУС за счет резерва производительности процессорных узлов 73
2.1 Способ резервирования производительности 73
2.2 Исследование влияния вычислительной нагрузки на вероятность безотказной работы отдельного процессорного узла 83
2.3 Метод повышения надежности СИУС за счет выравнивания вычислительной нагрузки отдельных процессорных узлов 86
2.4 Сравнение способов резервирования производительности и скользящего структурного резервирования 98
2.5 Способ повышения надежности коммутационной сети СИУС за счет резерва пропускной способности 111
2.6 Выводы 114
Глава 3 Методы и алгоритмы диспетчирования СИУС 118
3.1 Способы организации диспетчера СИУС 118
3.1.1 Реализация диспетчера с помощью выделенного процессорного узла 118
3.1.2 Способ организации распределенного диспетчера СИУС 121
3.2 Особенности функционирования СИУС с распределенным диспетчером 123
3.2.1 Диспетчирование СИУС при однопроцессорном способе организации вычислительного процесса 124
3.2.2 Диспетчирование СИУС при параллельном способе организации 127
вычислительного процесса
3.2.3 Диспетчирование СИУС при конвейерном способе организации вычислений 128
3.3 Алгоритмы работы локального диспетчера 132
3.4 Особенности организации информационного обмена в СИУС 136
3.5 Выводы 142
Глава 4 Методы и алгоритмы реконфигурации СИУС 144
4.1 Постановка задачи реконфигурации СИУС 144
4.2 Формализация задачи размещения подзадач по процессорным узлам 147
4.3 Алгоритмы размещения при параллельном способе организации вычислительного процесса в СИУС 151
4.3.1 Алгоритм полного перебора 151
4.3.2 Алгоритм имитации отжига 153
4.3.3 Алгоритм поярусного размещения 158
4.3.4 Алгоритм частичного размещения 165
4.4 Алгоритмы размещения при конвейерном способе организации ычислений в СИУС 169
4.5 Выводы 178
Глава 5 Разработка и исследование программных средств децентрализованного диспетчирования СИУС 181
5.1 Программные средства локального диспетчера СИУС 181
5.1.1 Структура программных средств локального диспетчера 181
5.2 Механизмы информационного взаимодействия, реализуемые программными средствами локального диспетчера 187
5.3 Программная модель СИУС 189
5.3.1 Структура программной модели 189
5.3.2 Работа с программной моделью СИУС 191
5.3.3 Исследование работоспособности алгоритмов работы программных средств локального диспетчера с помощью программной модели СИУС 196
5.4 Результаты тестирования программных средств локального диспетчера на макете СИУС 198
5.5 Выводы 202
Глава 6 Практические аспекты проектирования и создания децентрализованных СИУС сложных мехатронных объектов 204
6.1 СИУС машины перегрузочной атомного реактора 204
6.2 СИУС авиационного комплекса дальнего радиолокационного обнаружения 211
6.3 Применение программных средств локального диспетчера в СИУС интегрированной модульной авионики 221
6.3.1 Особенности организации СИУС интегрированной модульной авионики 221
6.3.2 Способы «преодоления» ограничений стандартов ARINC 653 и ARINC 664 226
6.3.3 Организация программных средств локального диспетчера СИУС интегрированной модульной авионики 228
6.3.4 Результаты исследований возможности применения реконфигурации и выравнивания нагрузки для повышения надежности СИУС интегрированной модульной авионики 230
6.4 Выводы 230
Заключение 233
Список сокращений 239
Список литературы
