Подсистема управления данными для комплексных моделирующих стендов (тренажеров)

О.Д. Андреева
Уральский государственный университет им. А.М. Горького,
г. Екатеринбург

Подсистема управления данными входит в состав инструментальной системы [1] и обеспечивает:

- подготовку данных моделей дискретных процессов (МДП) и моделей непрерывных процессов (МНП) для комплексных моделирующих стендов (КМС) [2] с использованием системы управления базой данных (СУБД);

- компоновку МДП и МНП в задачу (компоновщик);

- настройку и загрузку задачи (загрузчик);

- связь по данным МДП и МНП (коммутатор данных);

- поддержку технологических возможностей во время работы КМС (функциональные исполнители).

Для обеспечения автоматизации компоновки программного обеспечения КМС и функционирования во время моделирования предусматривается описание структуры комплекса на стадии подготовки данных.

Во время моделирования выполняется задача - совокупность блок-процессов, необходимых для обеспечения конкретного моделирования. Каждый блок-процесс соответствует конкретной модели бортовой системы. Наличие всех возможных задач комплекса отображается в базе данных.

Так как моделирующий комплекс является многопроцессорным, в базе данных (БД) комплекса для каждой планируемой задачи указывается количество используемых процессоров, их номера и блок-процессы, функционирующие в каждом из процессоров. Эта информация используется при рассылке блок-процессов по процессорам во время загрузки задачи.

На стадии подготовки данных описывается каждый блок-процесс (блок): имя, тип, признак планирования, приоритет, период запуска, начальные установки по блокированию и возможности работы в режиме “стоп”. Эта информация используется управляющей системой в процессе моделирования. Часть блок-процессов выделена в особый тип - системный (СИСТ). К ним относятся модули обмена, регистрации, контроля за операторской деятельностью и т.д. Эти блоки могут работать в нескольких процессорах. Для блоков типа МНП и СИСТ указывается место расположения объектного кода блок-процесса. Эта информация не требуется для блоков МДП, т.к. они разрабатываются на специализированном языке [1], входящем в инструментальную систему. Набор входной информации для блока может помещаться в специальную область памяти, именуемую магазином этого блока. Можно предусмотреть контроль и фильтрацию данных магазина блока, указав в информации о блоке имена соответствующих программ. Признак планирования определяет способ инициации блок-процесса.

Блок-процессы могут быть связаны между собой по общим (глобальным) данным. Таблица глобальных переменных содержит имена переменных комплекса, тип, размерность, начальное значение, имя блок-процесса, в котором переменной присваивается значение (блок-set, по отношению к такому блоку это будет set-переменная), имена блоков, в которых она используется (блоки-use, по отношению к такому блоку это будет use-переменная).

Для удобного доступа к глобальным переменным комплекса из блоков МНП и СИСТ, написанных на языках высокого уровня, предоставляется возможность построить при формировании задачи списки set-переменных, use-переменных. Дополнительные таблицы используются для связей моделирующего комплекса с реальной аппаратурой, а также для оперативного внесения исходных данных в блоки МНП (СИСТ), и содержат всевозможные дополнительные характеристики МНП (СИСТ). Дополнительная таблица облегчает написание программы для блок-процесса. Предоставляется возможность автоматического описания таблицы, учитывающей специфику конкретного блок-процесса.

Изменение значения, управления и других характеристик переменных, фрагментов МДП осуществляется с помощью аппарата функциональных исполнителей. Все функциональные исполнители (ФИ) можно классифицировать следующим образом: динамический вывод информации, статистический вывод информации, ввод нештатных ситуаций и отладочных действий через ФИ в управление переменных, выполнение присвоения значений переменным, диалог во время работы тренажера. Информация о ФИ содержится в таблице БД и используется Загрузчиком ФИ при загрузке конкретной задачи.

На основе таблиц БД комплекса для компоновки конкретной задачи строятся таблицы, включающие всю информацию об этой задаче. Таблицы и объектные коды блок-процессов МДП [1] поступают на обработку Компоновщику задачи. Для каждого процессора Компоновщик составляет каталог блоков, входящих в него, строит списки use-, set-переменных, упорядоченные списки use- и set-переменных, если есть указание в таблицах, формирует таблицу глобальных переменных, включая в нее необходимую информацию для передачи значений блокам и другим процессорам. Компоновщик задачи перерабатывает объектные коды блоков МДП, настраивает ссылки в очередь для этих блоков, переводит в объектный код информацию дополнительных таблиц МНП. В результате работы Компоновщика задачи получаются файлы, хранящие всю информацию для загрузки и работы на тренажере.

Скомпонованная задача подлежит загрузке и настройке на абсолютные адреса, для чего предназначен входящий в управляющую систему моделирующего комплекса Загрузчик процессора.

Программным средством работы с глобальными переменными задачи, а также с локальными переменными блоков МДП является Коммутатор данных (КД). КД - это совокупность функций. КД является составной частью управляющей системы КМС. КД предоставляет блок-процессам МНП и СИСТ возможность выбирать и записывать значения глобальных переменных, используя понятие set-, use- переменных по отношению к блок-процессу. Новые значения логическим переменным в МДП могут присваиваться по истечении некоторого интервала времени, т.е. с задержкой. В этом случае записывается информация в очередь задержек. После записи нового значения переменной в таблицу КД обрабатывает ссылки в очередь для этой переменной. КД обеспечивает связь по данным между процессорами. КД предоставляет возможность для функциональных исполнителей как отображать, так и изменять отдельные поля в информации о переменной, а также строить и уничтожать ссылки в очередь для контроля за переменными, корректировать ссылки в очередь, блокируя их и вводя новые значения.

Подсистема управления данными разработана на базе Power Macintosh по заказу ОАО РКК “Энергия” и используется при разработке комплексных моделирующих стендов (тренажеров) транспортного корабля “Союз”, грузового корабля “Прогресс”, международной космической станции [3].

Список литературы

1. Андреева О.Д. Инструментальная система разработки моделей процессов для комплексных моделирующих стендов (тренажеров) // Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии: Доклады Пятой Всерос. науч.-технич. конф. / О.Д. Андреева. – Тула. Изд-во ТулГУ, 2009. - С.9-11.

2. Андреева О.Д. Компьютерная технология моделирования дискретно-непрерывных процессов для комплексных моделирующих стендов (тренажеров) // Приоритетные направления развития науки и технологий: Доклады Всерос. науч.-технич. конф.- / О.Д. Андреева, А.П. Замятин. – Тула. Изд-во ТулГУ, 2008. - С.129-130.

3. Шукшунов В.Е. Тренажерные системы / В.Е. Шукшунов, Ю.А. Бакулов, В.Н. Григоренко. - М.: Машиностроение, 1981. – 254 с.

Назад к списку