Методы и средства обработки аналоговых сигналов

Для выполнения ограничений на верность восстановления сигнала необходимо, чтобы на этапе сбора данных частоты опроса датчиков были равномерными и лежали в заданных пределах:

fi ³ foi

Здесь foi - частота опроса i-го датчика при выбранной разрядности АЦП (nацп), полученные на этапе информационного расчета; fi - реальная частота опроса i-го датчика. fi может быть больше foi для выбран

ной разрядности АЦП, но не меньше, так как в этом случае не будет обеспечено восстановление сигнала с заданной точностью.

Варьируя значением fi мы перемещаем РТ по плоскости ПНХ (по координате Срт), тем самым выбирая выгодное для нас положение РТ, при котором обеспечивается восстановление сигнала с заданной точностью и минимальная стоимость используемого оборудования. Изменение стоимости происходит за счет выбора различных устройств (движение по координате rрт).

При выборе fi и устройств необходимо обеспечить выполнение условия:

rn(Срт) ³ rрт(Срт)+R0 или

R0³ rn(Срт)-rрт(Срт)

Здесь R0 - допустимый резерв загрузки ЭВМ в РТ заданный в техническом задании. Для удобства обозначим:

=f0

Последовательность запуска прикладных задач формируется по циклограмме, которая представляет собой список номеров задач, расположенных в нужной последовательности. В начале каждого такта диспетчер по сигналу от таймера считывает очередной элемент циклограммы и запускает соответствующую задачу. По окончании циклограммы происходит возврат к ее начальному элементу. В циклограмме могут быть не заполненные такты. Это означает, что в соответствующем такте временной диаграммы выполняется фоновая работа (например, завершение ранее прерванных задач).

Если пронумеровать все такты временной диаграммы элементами натурального ряда чисел , то последовательность номеров тактов, в которых вызывается i-ая задача, можно рассматривать как класс вычетов j i по модулю r i. Здесь ji (начальная фаза) - номер такта временной диаграммы, в котором i-ая задача вызывается в первый раз; ri (тактовое расстояние) - расстояние между соседними моментами запуска i-ой задачи, выраженное в тактах временной диаграммы. ri и ji - целые числа. Тогда частоты запуска задач:

f i = f0 / r i

Рис. 9

Выбор параметров временной диаграммы f0, j=[j1,j2, .,jm], r=[r1,r2, .,rm], где m - число датчиков в системе, следует проводить по критерию минимума суммарной загрузки процессора. Чем меньше загрузка процессора, тем менее производительный процессор можно использовать в АСНИ, а следовательно снизить ее стоимость. Для поиска минимальной загрузки процессора необходимо решить следующую задачу:

При следующих ограничивающих условиях:

ri £ f0/foi - ограничение на погрешность восстановления, вытекающее из требования fi ³ foi и fi=f0/ri; ji(mod ri)¹jj(mod rj) - требование, согласно которому в каждом такте временной диаграммы должно начинаться выполнение не более одной задачи;

н.о.к (r1,r2,r3, .,rm)£N0 - ограничение на длину циклограммы, накладываемое оперативной памятью (н.о.к - наименьшее общее кратное).

На этапе предпроектного анализа целесообразно использовать следующий подход к выбору параметров временной диаграммы. Примем тактовое расстояние ri равным ближайшей к f0/foi степени числа 2, меньшей f0/foi, т.е. ri=[f0/foi]2=2a. При этом задача сведется к нахождению величины f0, минимизирующей суммарную загрузку процессора

rS(f0)=rрт(f0)+rд(f0)

при следующем ограничении:

Здесь Кз.ц. - коэффициент загрузки циклограммы, характеризует долю ненулевых элементов в циклограмме, М - число датчиков в системе.

Функция rS(f0) имеет пилообразный характер, причем, локальные минимумы наблюдаются в “особых” точках, имеющих следующие значения:

S(k,i) = foi × 2k,

i=1,2, .,m k=1,2,

Значение частоты f0, обращающее rS в минимум, лежит на интервале [C0, 2C0] в одной из особых точек. Напомним, что:

Ограничивающее условие Кз.ц. можно записать в следующем виде:

Здесь K - число групп датчиков, Мj - число датчиков в j-ой группе, (2к)j - тактовое расстояние кратное степени числа 2 для j-ой группы.

Алгоритм определения параметров временной диаграммы состоит из следующих этапов:

ЭТАП 1

Вычисление области поиска рабочей частоты циклограммы f0: [C0, 2С0] – значения тактовой частоты циклограммы из указанного интервала должны выбираться по возможности наименьшими, что снизит требования на быстродействие КТС.

РАСЧЕТ:

C0 = 9∙44.94288+2∙611.45+5∙13.26425+11∙3.415579=1731.291

Область поиска рабочей частоты циклограммы: [1731.291; 3462.583]

ЭТАП 2

Значения тактовой частоты циклограммы из найденного интервала могут определяться, например, наличием генератора стабильной частоты, но предпочтительнее их выбирать из тех, которые обеспечивают более близкое к 1 значение .

Выбор предпочтительных частот:

С0 £ foi×2a £ 2C0

Для каждой группы датчиков вычисляется:

Сj = fj × 2a

Здесь fj - частота опроса foi любого датчика j-ой группы.

РАСЧЕТ:

C1 = 44.94288×26 = 2876.34432 [1731.291; 3462.583]

C2 = 611.45×22 = 2445.8 [1731.291; 3462.583]

C3 = 13.26425×28 = 3395.6 [1731.291; 3462.583]

C4 = 3.415579×29 = 1748.786688 [1731.291; 3462.583]

ЭТАП 3

Из рассчитанных для каждой группы Сj выбирается наименьшая Сj и проверяется в качестве тактовой частоты циклограммы - f0. Вычисляются тактовые расстояния для каждой группы датчиков - значения (2к)j=[f0/foi]2 .

По условию построения равномерной адаптивной циклограммы тактовые расстояния в нашем случае выбираются кратными степени двойки, что может иметь то преимущество, что в качестве задатчика циклограммы можно использовать двоичный счетчик. Если для выбранной частоты циклограмма может быть построена - удовлетворяется условие Кз.ц. £ 1, то f0 считается допустимой и квазиоптимальной для всех особых точек rS(f0). В противном случае она отбрасывается и этап 3 повторяется для других по порядку возрастания Сj . При таком подходе полученная f0 является минимальной из возможных, где загрузка процессора также минимальна.

Расчет:

Начинаем подбор с C4 =1748,786688:

Вычислим коэффициент заполнения циклограммы:

 Скачать реферат