大型复杂遥控系统的总体设计

摘 要 随着信息技术的飞速发展,大型复杂遥控系统的研究与应用日益广泛.遥控系统是属于控制系统的范围,关于遥控系统的设计,不但随着系统的功能要求有很多专门的考虑,而且通用的结构形式也很多.本文的主要是由总体设计的角度谈谈大型复杂遥控系统的设计方法.

关 键 词 遥控系统；总体设计；剖析法

中图分类号TN710 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）80-0190-02

遥控系统的主要作用是在特定的地点设置固定的控制与监测设备,借助这种设备可以人工地或自动地对远距离处多个地点固定设备的工作进行指挥与控制.遥控系统实际隐含了远程控制、远程监视甚至于远程测量的内容.大型复杂遥控系统的主要标志,是其遥控系统中的主要元件为集成电路元件和微处理器以及微机或计算机,其信息的传输是以二进制数据码元作为信息进行远距离的数据传输.

1.遥控系统设计的剖析

剖析法就是对系统所要求的功能进行较细的划分,把若干子功能看作是组成系统的单元,分别对各个功能的实现进行研究,最后根据系统的要求按照一定的方式与流程互连,以完成全系统要求的功能.采用剖析法进行系统设计,很显然会使得对复杂系统的设计思路更为清晰,也更适合于模块化设计.剖析法设计可按两个步骤进行.

1.1 系统分析

系统分析可提供一整套的对策和技术,以便对复杂问题进行描述.首先采取“自顶向下”的分解方法,由粗到细把一个复杂的系统逐级地分解为尽可能独立的子系统、模块、子模块,或者采用所谓暗盒模块的分解方法.其次,要强调按系统的逻辑功能进行分解,而不着重于物理实现方法,如采用什么样的微型机（或计算机）及采用什么技术实现.通.过系统分析,可使系统的应用者对整个系统有一个总的概念性印象,而且随着逐级向下扩展,对系统局部的组成部分可加深理解,这也向系统设计者提供了拓自顶向下'的设计思路.

进行系统分析应当以了解如下几个内容作为基础：1）需要把问题提出的背景和要解决什么样的技术问题联系起来.例如遥控系统是要对远端分散对象进行控制与监督.也就是要求控制者的意图能够在一个控制中心通过固定的逻辑检查后,以一定的信息格式送往远端被控对象,并将远端被控对象的状态以固定的格式信息返回到中心控制机,使其给出指定形式的显示；2）要了解系统工作和要完成的功能需要符合哪些技术规则；3）要了解古老的现存系统或类似系统解决问题的方法,因此可以进一步分析哪些设备可以由计算机（或微型租）取代或更新；4）运用计算机的基本知识,分析用计算机（或微型机）解决问题的主要思路及所需准备的技术与数据.

1.2 系统综合

系统综合方法就是提供一种结构,以便将各个子系统和模块组合起来形成一个功能相关的总体.特别值得强调的是子系统和模块之间需要传送什么数据,模块问的调用关系是什么?如何实现其数据通讯.总之,对于一个系统可以看作是一套互相关联、互相影响的作用在一起的组件,最后以一个整体来形成可预计的结果.如果一个企业是由人、没备、器件与材料和工作方法作用在一起来提供货物或怎么写作的,我们可以把系统的组件看作子系统,子系统也可以由较小的组件和元件组成.根据这种推理,任何一个系统都可能是比它更大的系统中的子系统.这样当我们要针对某个具体的企业或业务进行设计时,均可以由若干个一定格式的子系统所形成的组织结构来着手设计.

2.遥控系统的总体设计

遥控系统可以被认为是控制系统的一个特例,在阐述到系统的共性问题时,则统称控制系统.许多工程科学中,设计是以许多数学的公式作为基础的,但是在控制系统中有许多难以预计的因素,例如人的因素,这样就使得设计的思路更加复杂.所以,设计应当由定义系统的数据流开始,进一步把这些因素归为一系列的条件来考虑.设计的第一步是最重要的,首先要定义对系统的要求,即指出系统的作用和作用的目的.前已述及,控制系统是个闭环结构,在高一级和低一级的控制部分中有前馈和反馈两个方面.对于系统本身,我们可以看作一个黑匣子.因此设计的初始阶段应当首先考虑对黑匣子的输入与输出要求.让我们由黑匣子的输出开始考虑.设计者应当首先根据系统要求,分析必须传递什么样的信息,所以黑匣子的输出设计中,当确定了“黑匣子”的输出之后,就需要考虑输入端需要处理的数据（可称为原数据）是什么.当确定了“黑匣子”的输入与输出之后,设计者应当保证所有在给定时间内搜集的数据以适当可行的速度予以发送.很重要的一点是要做到输入要与输出的要求相适应,否则就需重新设计输入数据的采集系统.设计的第二步,即根据功能要求来设计系统,一般的系统当只包括硬件时,则首先要对系统的结构进行选择,确定元件类型与数值,确定如何完成各部分之间的联系.硬件的组装及试验均应在技术要求所提出的环境条件下进行.而且需要指出的是,任何系统设计都要根据功能要求进行反复地设计、修改,以使其更为完满,同时也要考虑到节省投资.

对于一个包括有微机或计算机的系统,则要求对硬件与软件两个大部分进行设计.首先,需要对硬件与软件提出技术说明与要求,确定所需要的系统结构,功能流程,需要说明各部分之间的相互关系与联系.对于硬件可以采用标准的硬件设计方法.对于软件设计最好采用一种类似于日常语言的设计语言.软件的构成是根据功能流程变为程序语言入手设计的,并且利用硬件对其进行试验与集中,最后以对系统的要求予以评价.

3.遥控系统的评价标准

要评价一个控制系统的优劣,也像评价许多成品一样,主要从经济和技术两个方面入手.实际的评价方法绝对不是以单一的计算公式就能达到的.就经济评价为例,因为它不单纯是设备的使用,也包括工作人员的培训及工资,施工期间产品不能创造价值的损失,以及运转中出现误差与故障等的亏损.笼统地说,对一个系统的评价应当考虑四个方面,即费用支出的节约——包括运营费用、人材培训,设备的备用等；系统得到反应的速度；系统内的数据流量；送往机器的程序和并行地操作.如果要对系统做更细一些的评价,可以从系统的反应时间、系统的吞吐量、用户的数量和系统质量等几个方面进行考虑.