Вычислительных комплексов

Задача синтеза системы привод—ведомый механизм,' одна из основных задач теории механизмов и машин, должна ставиться и решаться по-новому на основе использования современных вычислительных алгоритмов и вычислительной техники. Это относится в первую очередь к весьма распространенным системам, в которых применяется гидравлический или пневматический привод линейного или вращательного движения. Что касается выбора оптимальной структуры системы, то на первых стадиях следует опираться на знания и опыт проектировщика, быстро возрастающие в условиях широкого использования диалога человек—ЭВМ, сопоставления различных структур с оптимизированными (а не произвольно выбранными) параметрами, накопления информации о предельных возможностях того или иного варианта.

Задача синтеза системы привод—ведомый механизм, одна из основных задач теории механизмов и машин, должна ставиться и решаться по-новому на основе использования современных вычислительных алгоритмов и вычислительной техники. Это относится в первую очередь к весьма распространенным системам, в которых применяется гидравлический или пневматический привод линейного или вращательного движения. Что касается выбора оптимальной структуры системы, то на первых стадиях следует опираться на знания и опыт проектировщика, быстро возрастающие в условиях широкого использования диалога человек—ЭВМ, сопоставления различных структур с оптимизированными (а не произвольно выбранными) параметрами, накопления информации о предельных возможностях того или иного варианта.

Построение информационно-измерительных систем (ИИС) на базе унифицированных управляемых элементов позволяет использовать минимальный набор решающих блоков для реализации целого ряда вычислительных алгоритмов (косвенных измерений, статистической обработки), каждый из которых является автономным режимом работы ИИС. При использовании ИИС для автоматизации исследований набор унифицированных блоков может применяться не только для реализации заданных при разработке алгоритмов. Путем добавления новых управляющих субблоков первоначальная программа автоматической переработки информации легко меняется.

Таким образом, полученные зависимости имеют то отличие от традиционно используемых, которое позволяет в одинаковой форме применять предложенные уравнения в качестве расчетных для жидкости или пара, и их однородной двухфазной смеси. Это дает возможность значительно упростить построение вычислительных алгоритмов. При переходе в двухфазную область для гомогенной однокомпонентной двухфазной смеси будем иметь:

элементов связан с серьезными трудностями. В этом случае расчеты можно провести на ЦВМ численными методами, например по формуле (2.6.5) (рис. 2.29). Программирование вычислительных алгоритмов значительно облегчается при наличии в математическом обеспечении ЦВМ стандартных процедур для интегрирования системы дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, интерполирования и вычисления определенных интегралов. Выбирая соответствующим образом шаг интегрирования и количество узлов интерполяции, с помощью ЦВМ удается удовлетворить практически любым требованиям, предъявляемым к точности инженерных расчетов.

Вернемся теперь к общему случаю — к восстанавливаемой многоканальной системе. Хотя и удалось найти аналитическое выражение (5.4.10) для вероятности срыва функционирования, пользоваться им неудобно из-за большого объема вычислений. Однако по формулам (5.4.6), (5.4.8) и (5.4.10) легко разработать вычислительные процедуры, позволяющие выполнить расчеты на ЦВМ. Вероятность срыва функционирования можно рассчитать также численным интегрированием непосредственно по формулам (5.3.4) — (5.3.6). При составлении вычислительных алгоритмов можно использовать стандартные процедуры для вычисления интеграла свертки и выполнения вспомогательных операций, таких, как интерполирование, упорядочение массивов и пр. Структурная схема одного из алгоритмов, реализованного' на ЦВМ БЭСМ-2М и использующего стандартные подпрограммы СП-100 и СП-136, дана на рис. 5.8.

Ниже проведен анализ обусловленности реальных матриц, полученных экспериментально на реальных турбоагрегатах. Полученные результаты позволяют дать рекомендации для разработки вычислительных алгоритмов и программ, предназначенных для решения задачи многоплоскостной динамической балансировки гибких валопроводов.

Еще одна причина способствовала выходу в свет этого труда. Дело в том, что до недавнего времени работы по математическому моделированию сложных инженерных объектов (к каковым следует отнести и СЦТ) носили более теоретический, нежели практический характер. Объяснялось это необходимостью применения мощных вычислительных ресурсов, в то время как уровень развития средств вычислительной техники не позволял сколь-либо эффективно применять разработанные модели на практике. Бурное развитие техники в последние годы сделало возможным «реанимирование» множества вычислительных алгоритмов и моделей и создание программно-технических комплексов принципиально нового качества, «понимающих» язык технолога, диспетчера и т.п.

Приводимые ниже примеры — это расчеты, выполненные для реальных объектов, иллюстрирующие эффективность вычислительных алгоритмов, условия применения программ в практике эксплуатационных расчетов и примерный экономический эффект от применения машинных программ.

Редактор и автор отдельных глав книги проф. С. Атлури является директором Центра по развитию вычислительной механики в Технологическом институте Джорджии (США). Одному из авторов (Г. П. Н.) настоящего предисловия довелось работать в этом центре в 1985—1986 академическом году. В центре всего два постоянных сотрудника — директор и секретарь. Остальные 10—12 человек-—это аспиранты и научные работники, прибывающие из разных стран с краткими и продолжительными визитами для проведения исследований. Большинство из них занимается разработкой вычислительных алгоритмов для решения задач механики деформируемого твердого тела и реализацией этих алгоритмов на ЭВМ. Думается, что активное сотрудничество проф. С. Атлури со многими учеными способствовало появлению хорошей книги, знакомство с которой будет полезно не только специалистам по механике разрушения (и вычислителям, и экспериментаторам), но всем, чьи профессиональные интересы соприкасаются с проблемами прочности.

Проблема динамического роста трещины привлекла внимание многих исследователей, особенно в течение последних одного или двух десятилетий. Ранние работы были сфокусированы на исследовании эластодинамики хрупких трещин, однако сразу вслед за ними были развиты соответствующие экспериментальные методы и изучены критерии разрушения. Многие работы, которые проводятся в настоящее время в этом направлении, направлены на развитие сложных вычислительных алгоритмов для решения задач динамики роста трещин и на решение фундаментальных вопросов, касающихся эффектов пластичности при быстром разрушении. К настоящему времени уже опубликованы обзоры, в которых разбираются различные из указанных сторон проблемы; эти обзоры были подготовлены Крафтом и Ирвином [65], Эрдоганом [33], Филдом [36], Ахенбахом [3] и Фрейдом [43, 44].

существенно большей затраты машинного времени, нежели в случае линейных задач. Совершенствование вычислительных алгоритмов и развитие ЭВМ позволили уже сейчас преодолеть многие трудности, и можно не сомневаться, что в скором времени станет доступным решение тех нелинейных задач, которые выдвигаются на первый план потребностями практики.

В настоящее время завершены работы по созданию первых версий языка в виде макробиблиотеки КАМИЛА-М1 для отечественных измерительно-вычислительных комплексов ИВК-1 и ИВК-2 с операционными системами типа ДОС и РТ-11 [1].

Десятая пятилетка ознаменовалась интенсивным внедрением управляющих вычислительных комплексов на базе цифровых ЭВМ третьего поколения в автоматизацию регулирования режима взамен центральных устройств на базе аналоговых электромеханических регуляторов, не удовлетворяющих возросшим требованиям автоматизации. Проведена большая работа в направлении ликвидации наиболее узкого места автоматизации—недостатка автоматически регулируемой .мощности на электростанциях. Разработан и освоен в серийном производстве в промышленном объединении «Союз-энергоавтоматика» комплекс технических средств группового регулирования активной мощности (КТС ГРАМ) для ГЭС; разработана и осваивается в производстве типовая система АРЧМ блочных ТЭС с прямоточными и барабанными котлоагрегатами.

После того как количество электронных вычислительных машин в нашей стране значительно возросло, настало время подумать о лучшей организации их использования. В связи с этим в развитии электронной вычислительной техники наметилась определенная тенденция к созданию мощных вычислительных комплексов многоцелевого назначения, непосредственно связанных между собой и с большим количеством заказчиков-абонентов. В таких вычислительных центрах получение информации и выдача результатов вычислений полностью автоматизированы. Подобные вычислительные центры должны быть созданы по определенному плану как звенья единой государственной информационно-вычислительной системы с централизованным управлением. Задача такой системы — обслуживание нужд народного хозяйства, научных учреждений и органов государственного управления.

Характерными чертами этих универсальных вычислительных комплексов являются: ориентация на широко распространенный тип ЭВМ; развитая сервисная часть, обеспечивающая диагностику ошибок, удобство подготовки исходных данных и чтения результатов счета; наличие библиотеки конечных элементов; быстродействие; модульная структура, обеспечивающая дополнение комплекса вновь разработанными модулями или замену устаревших подпрограмм модернизированными.

Коммунистической партией и Советским правительством поставлены задачи дальнейшего развития и повышения эффективности автоматизированных систем управления, увеличения выпуска для них приборов, средств автоматизации и управляющих вычислительных комплексов.

В АСУ ТП атомного энергоблока основное внимание обращается на увеличение надежности выполняемых ею функций. Это достигается посредством резервирования наиболее ответственных функций независимыми системами и индивидуальными средствами, а также установкой двух вычислительных комплексов в управляющей вычислительной системе с возможностью резервирования по основным функциям.

40. Рациональные принципы агрегатиза-ции управляющих вычислительных комплексов для АСУ ТП/Ю. Н. Колото'в, Ю. С. Вальденберг, Е. Г. Ипатов, А. Э. Со-фиев. — Вопросы промышленной кибернетики. Тр. ЦНИИКА, 1978, вып. 54, с. 8—10.

Для АСВТ в микроэлектронном исполнении (АСВТ-М) приняты несколько моделей вычислительных комплексов: М-60, М-400, М-4030, М-6000 и др. Понятие модели распространяется только на вычислительные комплексы.

Таблица 13-43 Характеристика вычислительных комплексов М-400 и М-4030

Первый способ заключается в применении алгоритмов прямого и обратного БПФ и подробно описан в п. 3. Он более предпочтителен, так как используется стандартное математическое обеспечение вычислительных комплексов для управления виброиспытаниями. Второй способ заключается в синтезе цифрового корректирующего фильтра с передаточной функцией Нк (г) (г = ерГ°—переменная г-преобразо-вания; Та — интервал дискретизации по времени).

ЭВМ— центральный элемент автоматизированной системы научных и экспериментальных исследований. В настоящее время в АСНИ используются практически все типы серийно выпускаемых ЭВМ — от простейших настольных, переносных или встроенных персональных компьютеров (ПК) до мощных рабочих станций и крупных вычислительных комплексов;

Оперативную доставку диагностических комплексов в зону аварий и катастроф можно осуществить, используя специальные транспортабельные контейнеры. Транспортировка контейнеров возможна на базе шасси автомобилей, по железной дороге, в транспортных самолетах и на вертолетах. Один из защищенных контейнеров предназначен для размещения измерительных комплексов, другой — для операторов, экспертов и вычислительных комплексов. В первом из них должны находиться специальные малогабаритные, с высокой проходимостью роботы для доставки измерительных систем в наиболее опасные зоны.