大型復雜遙控系統的總體設計

林 楠

長白山職業技術學院，吉林白山 134300

遙控系統的主要作用是在特定的地點設置固定的控制與監測設備，借助這種設備可以人工地或自動地對遠距離處多個地點固定設備的工作進行指揮與控制。遙控系統實際隱含了遠程控制、遠程監視甚至于遠程測量的內容。大型復雜遙控系統的主要標志，是其遙控系統中的主要元件為集成電路元件和微處理器以及微機或計算機，其信息的傳輸是以二進制數據碼元作為信息進行遠距離的數據傳輸。

1 遙控系統設計的剖析

剖析法就是對系統所要求的功能進行較細的劃分，把若干子功能看作是組成系統的單元，分別對各個功能的實現進行研究，最后根據系統的要求按照一定的方式與流程互連，以完成全系統要求的功能。采用剖析法進行系統設計，很顯然會使得對復雜系統的設計思路更為清晰，也更適合于模塊化設計。剖析法設計可按兩個步驟進行。

1.1 系統分析

系統分析可提供一整套的對策和技術，以便對復雜問題進行描述。首先采取“自頂向下”的分解方法，由粗到細把一個復雜的系統逐級地分解為盡可能獨立的子系統、模塊、子模塊，或者采用所謂暗盒模塊的分解方法。其次，要強調按系統的邏輯功能進行分解，而不著重于物理實現方法，如采用什么樣的微型機(或計算機)及采用什么技術實現。通.過系統分析，可使系統的應用者對整個系統有一個總的概念性印象，而且隨著逐級向下擴展，對系統局部的組成部分可加深理解，這也向系統設計者提供了拓自頂向下'的設計思路。

進行系統分析應當以了解如下幾個內容作為基礎：1）需要把問題提出的背景和要解決什么樣的技術問題聯系起來。例如遙控系統是要對遠端分散對象進行控制與監督。也就是要求控制者的意圖能夠在一個控制中心通過固定的邏輯檢查后，以一定的信息格式送往遠端被控對象，并將遠端被控對象的狀態以固定的格式信息返回到中心控制機，使其給出指定形式的顯示；2）要了解系統工作和要完成的功能需要符合哪些技術規則；3）要了解古老的現存系統或類似系統解決問題的方法，因此可以進一步分析哪些設備可以由計算機(或微型租)取代或更新；4）運用計算機的基本知識，分析用計算機(或微型機)解決問題的主要思路及所需準備的技術與數據。

1.2 系統綜合

系統綜合方法就是提供一種結構，以便將各個子系統和模塊組合起來形成一個功能相關的總體。特別值得強調的是子系統和模塊之間需要傳送什么數據，模塊問的調用關系是什么?如何實現其數據通訊。總之，對于一個系統可以看作是一套互相關聯、互相影響的作用在一起的組件，最后以一個整體來形成可預計的結果。如果一個企業是由人、沒備、器件與材料和工作方法作用在一起來提供貨物或服務的，我們可以把系統的組件看作子系統，子系統也可以由較小的組件和元件組成。根據這種推理，任何一個系統都可能是比它更大的系統中的子系統。這樣當我們要針對某個具體的企業或業務進行設計時，均可以由若干個一定格式的子系統所形成的組織結構來著手設計。

2 遙控系統的總體設計

遙控系統可以被認為是控制系統的一個特例，在闡述到系統的共性問題時，則統稱控制系統。許多工程科學中，設計是以許多數學的公式作為基礎的，但是在控制系統中有許多難以預計的因素，例如人的因素，這樣就使得設計的思路更加復雜。所以，設計應當由定義系統的數據流開始，進一步把這些因素歸為一系列的條件來考慮。設計的第一步是最重要的，首先要定義對系統的要求，即指出系統的作用和作用的目的。前已述及，控制系統是個閉環結構，在高一級和低一級的控制部分中有前饋和反饋兩個方面。對于系統本身，我們可以看作一個黑匣子。因此設計的初始階段應當首先考慮對黑匣子的輸入與輸出要求。讓我們由黑匣子的輸出開始考慮。設計者應當首先根據系統要求，分析必須傳遞什么樣的信息，所以黑匣子的輸出設計中，當確定了“黑匣子”的輸出之后，就需要考慮輸入端需要處理的數據(可稱為原數據)是什么。當確定了“黑匣子”的輸入與輸出之后，設計者應當保證所有在給定時間內搜集的數據以適當可行的速度予以發送。很重要的一點是要做到輸入要與輸出的要求相適應，否則就需重新設計輸入數據的采集系統。設計的第二步，即根據功能要求來設計系統，一般的系統當只包括硬件時，則首先要對系統的結構進行選擇，確定元件類型與數值，確定如何完成各部分之間的聯系。硬件的組裝及試驗均應在技術要求所提出的環境條件下進行。而且需要指出的是，任何系統設計都要根據功能要求進行反復地設計、修改，以使其更為完滿，同時也要考慮到節省投資。

對于一個包括有微機或計算機的系統，則要求對硬件與軟件兩個大部分進行設計。首先，需要對硬件與軟件提出技術說明與要求，確定所需要的系統結構，功能流程，需要說明各部分之間的相互關系與聯系。對于硬件可以采用標準的硬件設計方法。對于軟件設計最好采用一種類似于日常語言的設計語言。軟件的構成是根據功能流程變為程序語言入手設計的，并且利用硬件對其進行試驗與集中，最后以對系統的要求予以評價。

3 遙控系統的評價標準

要評價一個控制系統的優劣，也像評價許多成品一樣，主要從經濟和技術兩個方面入手。實際的評價方法絕對不是以單一的計算公式就能達到的。就經濟評價為例，因為它不單純是設備的使用，也包括工作人員的培訓及工資，施工期間產品不能創造價值的損失，以及運轉中出現誤差與故障等的虧損。籠統地說，對一個系統的評價應當考慮四個方面，即費用支出的節約——包括運營費用、人材培訓，設備的備用等；系統得到反應的速度；系統內的數據流量；送往機器的程序和并行地操作。如果要對系統做更細一些的評價，可以從系統的反應時間、系統的吞吐量、用戶的數量和系統質量等幾個方面進行考慮。

[1]周良權，傅恩錫，李世馨編.模擬電子技術基礎[M].高等教育出版社，2005.

[2]馮勁梅，王慶明.采用單片機的直流電機無線遙控系統[J].機電工程，2010(12).