Применение композиции регуляторов со статическим окном для моделирования человеко-машинного интерфейса систем управления реального времени

Автор(ы): Промыслов В.Г.

Выпуск: 118

Рубрика: Анализ и синтез систем управления

Год: 2025

Библиография: Промыслов В.Г. Применение композиции регуляторов со статическим окном для моделирования человеко-машинного интерфейса систем управления реального времени // Управление большими системами. - 2025. - Вып. 118. - С.100-131.

Дата опубликования: 30.11.2025

Ключевые слова: проектирование, регулятор, теория сетевых исчислений, человеко-машинный интерфейс, временные характеристики, АСУТП, соединение регуляторов

Аннотация: Рассматривается задача проектирования структуры распределенной программы, реализующей человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) АСУТП для оценки ее временных характеристик и определения ограничений на входные потоки при обосновании производительности элементов системы. Задача рассматривается на примере системы верхнего блочного уровня (СВБУ) АЭС на основе SCADA «Оператор» разработки ИПУ РАН. Обычно задача возникает на начальном этапе жизни системы, когда определены основные требования, включая временные характеристики, однако структура программного комплекса еще не полностью сформирована, и многие его элементы находятся в стадии разработки. В качестве инструмента моделирования использовался аппарат теории сетевых исчислений (ТСИ), который позволил получить детерминированные и консервативные оценки временных параметров системы, что особенно важно для СВБУ АЭС, поскольку она относится к системам безопасности. Основным элементом модели является регулятор со статическим окном. По результатам моделирования была выбрана гибридная (параллельно-последовательная) структура комплекса программного обеспечения, реализующая ЧМИ СВБУ АЭС. В процессе разработки модели получены новые результаты: две теоремы, описывающие параллельное и последовательное соединение регуляторов в рамках ТСИ. Также выведено уравнение для кривых обслуживания при двух видах масштабирования потока на выходе регулятора. Эти результаты могут быть использованы при моделировании аналогичных динамических систем с применением ТСИ.

Author(s): Promyslov V.

Article title: Application of a composition of regulators with a static window for modeling the human-machine interface of real-time control systems

Issue: 118

Year: 2025

Keywords: delay, availability, model, design, human-machine interface, network calculus, regulator with feedback

Abstract: In this work, the problem of synthesizing the structure of a distributed program implementing the human-machine interface (HMI) of the automated process control system for assessing its time characteristics and determine the limitations on input flows when justifying the performance of system elements. Task The problem is based on the upper level control system (ULCS) of the NPP based on the SCADA "Operator" developed by the Institute of Control Systems of the Russian Academy of Sciences. Usually, the task of synthesis arises at the initial stage of the system's life, when the main requirements, including time characteristics, are minimized, but the structure of the software package is not yet fully formed, and many of its elements are at the development stage. Modeling the used tool for acceptability of configuration data and choosing the most suitable basis for further testing on benches. As an instrumental modeling, the equipment of the of Network Calculus (NC) is used, which provides deterministic and observational estimates of the time parameters of the display system – which is especially important for the ULCS of the NPP, since this system is related to safety systems. In the modeling, an assumption was made that when data is jointly processed by competing programs, they do not bring mutual benefit to society. For modern HMI for process control systems, such simplification is justified by using multi-core architectural computers, where each program can be allocated as its own core. Based on the modeling results, a hybrid (parallel-serial) structure of the software complex was selected, implementing the HMI of the NPP ULCS. In the process of developing the model, new results were obtained: two connections describing the parallel and serial connection of regulators with a static window in the feedback circuit within the NC. An equation was also derived for maintaining curves with two types of flow increase to the output regulator.