基于FIRMSYS构架的MPU响应时间数学模型分析
发布时间：2021-11-24 02:38
为了评价核电站DCS响应时间的测试方法中,重启MPU这个步骤是否必需,本文将响应通道涉及的物理部件进行耗时分析,并在此基础上建立对应的数学模型,通过大量的仿真,获得响应时间的统计概率分布,为测试中的试验步骤取舍提供了一定的理论支撑。
【文章来源】：自动化博览. 2020,37(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
跳堆响应时间信号流程图
2020.2AUTOMATIONPANORAMA87记录仪从收到模拟量跳变开始记录，并在接收到RPC 四个通道传来的跳堆信号后停止记录，计算出四通道中的最大值，即为一次响应时间测试的结果。同一个工况同一个触发条件，需要多次测量，以避免出现偶然误差，并得到更多的数据样本。 3数学模型为了分析重启操作是否必须，我们先来研究信号流上的各部分耗时，查询相关的技术文件，以跳堆为例，其信号流程如图2[2]所示： 图2跳堆响应时间信号流程图展开成实际的物理器件，可以得到如图3所示的流程图[2、3]，图中涉及到的运算时间，除了MPU相关的时间为随机波动外，其他的都可认为定值（因涉及商密，各参数此处不做罗列，仿真过程中也做了相应处理）。 图3物理器件的响应时间说明由此，单次测量的响应时间可以用如式（1）表征： （1）其中 、分别表示MPU1及MPU2的响应时间，C表示其他固定时间的总和。FIRMSYS系统的MPU采用的是定周期处理，因此，当信号到达MPU后，分为等待扫描时间和处理时间。本文分别用TW以及TP表示，TW为[0%,100%]×CPU运行周期，TP可以根据CPU的负荷大致计算，此处，取实际运行中的大致范围为[45%,55%]。由此可得MPU的响应时间数学表达式： （2）因为MPU为固定周期，本文以25ms为例，模型中的T^W可以表达为：TW=random(1,25) （3）TP=random(25×45%,25×55%)=random(15,18) （4）由此，可得单次响应时间的表达式如下： （5） （6）式（5）中，是一个完全随机数，与MPU1、MPU2的时序无关联。因此等式可以用来表达每次测试后进行MPU重启的操作方法。
技术纵横88Technology 图4TW为随机的概率分布多次仿真下，TMPU均在图形中轴出现最大值，两侧呈均匀减少趋势。以同样的方式对式（7）进行仿真，得到如图5~图7所示概率分布图形： 图5TW固定为5ms的概率分布图6TW固定为12ms的概率分布图7TW固定为25ms的概率分布统计结果显示，在为定值的情况下，数理统计将较为集中在一定的矩形区域，除去矩形的左右两侧，可以视作较为均匀分布。同时仿真式（5）及式（7），可以直观看到两个统计的重叠度： 图8TW完全随机与固定为5ms的概率分布图9TW完全随机与固定为12ms的概率分布由此可知，针对单通道，数据的概率分布与有较强关联，当时，两种图形都集中分布在中轴，在或者时，两图形重叠度最低。对于式（8），因为取的是四通道最大值，而各自的相对其他通道也可理解为存在一定的随机性。因此推测，统计概率可能会向完全随机的图形偏移。让式（8）中各通道的随机取一个值进行10000次仿真，并与完全随机进行比较，得到概率分布图形如图10所示： 图10四通道的TW分别为21、4、12、4ms2222222
【参考文献】：
期刊论文
[1]核电厂反应堆保护系统紧急停堆响应时间分析及测试[J]. 汪绩宁,周爱平,郄永学,支源. 核动力工程. 2012(02)
[2]核电站数字化反应堆保护系统停堆响应时间分析[J]. 郑伟智,李相建,朱毅明. 自动化博览. 2010(08)
本文编号：3515096
【文章来源】：自动化博览. 2020,37(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
跳堆响应时间信号流程图
2020.2AUTOMATIONPANORAMA87记录仪从收到模拟量跳变开始记录，并在接收到RPC 四个通道传来的跳堆信号后停止记录，计算出四通道中的最大值，即为一次响应时间测试的结果。同一个工况同一个触发条件，需要多次测量，以避免出现偶然误差，并得到更多的数据样本。 3数学模型为了分析重启操作是否必须，我们先来研究信号流上的各部分耗时，查询相关的技术文件，以跳堆为例，其信号流程如图2[2]所示： 图2跳堆响应时间信号流程图展开成实际的物理器件，可以得到如图3所示的流程图[2、3]，图中涉及到的运算时间，除了MPU相关的时间为随机波动外，其他的都可认为定值（因涉及商密，各参数此处不做罗列，仿真过程中也做了相应处理）。 图3物理器件的响应时间说明由此，单次测量的响应时间可以用如式（1）表征： （1）其中 、分别表示MPU1及MPU2的响应时间，C表示其他固定时间的总和。FIRMSYS系统的MPU采用的是定周期处理，因此，当信号到达MPU后，分为等待扫描时间和处理时间。本文分别用TW以及TP表示，TW为[0%,100%]×CPU运行周期，TP可以根据CPU的负荷大致计算，此处，取实际运行中的大致范围为[45%,55%]。由此可得MPU的响应时间数学表达式： （2）因为MPU为固定周期，本文以25ms为例，模型中的T^W可以表达为：TW=random(1,25) （3）TP=random(25×45%,25×55%)=random(15,18) （4）由此，可得单次响应时间的表达式如下： （5） （6）式（5）中，是一个完全随机数，与MPU1、MPU2的时序无关联。因此等式可以用来表达每次测试后进行MPU重启的操作方法。
技术纵横88Technology 图4TW为随机的概率分布多次仿真下，TMPU均在图形中轴出现最大值，两侧呈均匀减少趋势。以同样的方式对式（7）进行仿真，得到如图5~图7所示概率分布图形： 图5TW固定为5ms的概率分布图6TW固定为12ms的概率分布图7TW固定为25ms的概率分布统计结果显示，在为定值的情况下，数理统计将较为集中在一定的矩形区域，除去矩形的左右两侧，可以视作较为均匀分布。同时仿真式（5）及式（7），可以直观看到两个统计的重叠度： 图8TW完全随机与固定为5ms的概率分布图9TW完全随机与固定为12ms的概率分布由此可知，针对单通道，数据的概率分布与有较强关联，当时，两种图形都集中分布在中轴，在或者时，两图形重叠度最低。对于式（8），因为取的是四通道最大值，而各自的相对其他通道也可理解为存在一定的随机性。因此推测，统计概率可能会向完全随机的图形偏移。让式（8）中各通道的随机取一个值进行10000次仿真，并与完全随机进行比较，得到概率分布图形如图10所示： 图10四通道的TW分别为21、4、12、4ms2222222
【参考文献】：
期刊论文
[1]核电厂反应堆保护系统紧急停堆响应时间分析及测试[J]. 汪绩宁,周爱平,郄永学,支源. 核动力工程. 2012(02)
[2]核电站数字化反应堆保护系统停堆响应时间分析[J]. 郑伟智,李相建,朱毅明. 自动化博览. 2010(08)
本文编号：3515096
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3515096.html
