Министерство  образования и науки РФ 

Казанский Государственный Технический Университет

им. А.Н. Туполева 

кафедра АСОИУ 
 
 
 

Курсовая  работа

 

по дисциплине «Системы реального времени»

Расчет  и проектирование автоматизированной

системы научных исследований (АСНИ)

«Методы и средства обработки

аналоговых  сигналов»

 
 
 
 

Выполнил: студентка гр. 4415

                Гатауллина  Р.И.

Проверил:      доцент кафедры

                 АСОИУ  Валов О.П. 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

Казань, 2009 г.

Содержание: 
 

 

     Задание на курсовое проектирование

  по дисциплине “Системы реального времени” на тему: Расчет и проектирование автоматизированной системы научных исследований и обучения (АСНИО) «Оптимизация характеристик средств сбора и первичной обработки измерительной информации»

     Разработать проект автоматизированной системы предназначенной для научных исследований, обучения и производственных испытаний системы сбора и обработки аналоговых сигналов, снимаемых с датчиков, установленных на некотором испытательном комплексе, например, на газотурбинном двигателе.

Исходные данные к проекту:      Вариант № 74.

Таблица 1

 

Таблица 2

Таблица 3

Основные требования к АСНИ» Методы и средства обработки аналоговых сигналов»

           Система должна обеспечивать одновременный сбор и первичную  обработку информации с заданного количества датчиков в течении заданного интервала времени.

           Ошибки восстановления сигналов по полученным отсчетам должны быть не более заданных значений.

           Резерв по загрузке ЭВМ в рабочей точке на этапе  сбора данных должен быть не менее заданной величины.

     Задание получил(а) (число, месяц, год) 

     Подпись_____________ 

     Задание выдал (преподаватель) 

     Подпись_____________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аннотация

     В проекте разработана автоматизированная система, предназначенная для научных  исследований и производства испытаний  газотурбинных двигателей (АСНИ ГТД).

Исходные  данные приведены в начале пояснительной записки к курсовому проекту.

     Проект  включает следующие этапы:

                 Информационные расчеты  (для интерполяции 0 и 1 порядка)

                 Нагрузочные расчеты (проверочный и основной)

                 Топологический расчет

                 Анализ результатов

      На  первом этапе получены реальные частоты опроса датчиков и информационная производительность объекта исследований. Информационный расчет проводился в два этапа. Так как при использовании для восстановления сигналов метода ступенчатой интерполяции частота следования выборок сигнала не позволила сформировать необходимый КТС АСНИ, пришлось провести вторично информационный расчет для метода линейной интерполяции. В результате получена следующая суммарная частота следования выборок с датчиков: C₀ = 4×396+9×179+3×136+2×102=3822 (гц). По минимуму суммарной производительности системы сбора определена наиболее подходящая разрядность АЦП – 6.

     На  втором этапе построена адаптивная равномерная циклограмма опроса системы датчиков АСНИ и получена ее рабочая частота Срт=5728 гц. Произведен расчет рабочей нагрузки АСНИ, построена ее потенциальная нагрузочная характеристика. Производительность системы в рабочей точке составила С_s = 6449,27 гц, а резерв по нагрузке равен R = 0,11. По критерию минимальной стоимости сформирован оптимальный состав аппаратно-программного комплекса АСНИ.

     На  третьем этапе расчета определена топология сети и размещение АСНИ в монтажном пространстве. Уточнено количество УСД: снижено до двух. Окончательный вариант АСНИ состоит из 2-х 16-и канальных 6-и разрядных УСД, ЭВМ №6, ОС №1, последовательного интерфейса и 7-и блоков памяти по 16 кбайт каждый. Общая стоимость системы Q_s=33562,3у.е.

     На  четвертом этапе произведена  оценка показателей эффективности окончательного варианта АСНИ. Информационная избыточность АСНИ в целом равна: h_s =1,19 Стоимостной дисбаланс АСНИ, характеризующий асимметрию загрузки системы, равен:  
 
 
 
 
 
 

Информационный  расчет 

     Цель  информационного расчета - определение  информационной производительности ОИ, обеспечивающей получение конечных результатов с допустимой точностью. При этом необходимо решить следующие задачи:

•  выбрать способ восстановления сигналов по дискретным отсчетам;
•  рассчитать параметры квантования сигналов с датчиков по критерию минимума информационной производительности ОИ;
•  сделать предварительный выбор устройств сбора данных.

 

     Выбор способа восстановления сигналов по дискретным отсчетам осуществляется между ступенчатой и линейной интерполяцией. В начале, как наиболее простая, выбирается ступенчатая интерполяция, и производятся расчет параметров квантования сигналов и предварительный выбор устройств. Но рассчитанные таким образом информационная производительность ОИ и выбранные УСД могут предъявлять чрезмерно высокие требования к  ЭВМ (выходить за пределы их возможностей), в этом случае требуется перейти к более сложной, но и более экономичной линейной интерполяции. Линейная интерполяция при тех же частотах, что и в случае ступенчатой интерполяции дает гораздо меньшую погрешность, поэтому допустимую погрешность можно получить на значительно меньших частотах опроса, чем при ступенчатой интерполяции. Проверка соответствия выбранного метода интерполяции и ЭВМ откладывается на этап нагрузочного расчета.