Главная Промышленная автоматика.


Рис.8.5. Система с аппаратурной реализацией цифрового управления

В случае программной реализации преобразование входных данных в сигнал управления осуществляется путем вычисления по программе, записанной в память. Вычислительное устройство, предназначенное для управления, это специализированная ЭВМ, называемая контроллером (микропроцессором) (рис.8.6). Здесь П - процессор; ОЗУ- оперативное запоминающее устройство.

непрерывного действия (аналоговые). Входными данными для цифрового устройства управления могут быть задающий сигнал и сигналы обратных связей, которые преобразуются в выходной сигнал управления, представленный в двоичной системе счисления. Преимущества цифрового управления перед непрерывным заключаются в высокой помехоустойчивости и точности, а также в возможности создания на основе однотипных цифровых элементов сложных систем управления технологическими объектами.

Цифровые устройства управления могут быть построены на основе программной и аппаратурной реализации. В случае аппаратурной реализации преобразование входных данных в сигнал управления осуществляется по алгоритму, зависящему от электрических соединений между элементами цифрового устройства. Пример такой системы управления электроприводом представлен на рис.8.5. Здесь SM1, SM2 - сумматоры; F - формитрователь импульсов; A-D - аналого-цифровой преобразователь; транзисторы VT\, VT2 выполняют функцию транзисторного усилителя мощности; М - двигатель постоянного тока; BR - тахогенсратор; R2 - согласующий потенциометр; R1 - измерительное сопротивление в цепи якоря, служащее датчиком тока; Ug - задающий сигнал в виде двоичного кода; и - синхронизирующий сигнал.



Микроэвм


Рис.8.6. Система с программной реализацией цифрового управления

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство; УВВ1...УВВ/г - устройство ввода-вывода информации; D-A - цифро-аналоговый и A-D аналого-цифровой преобразователи; ОУ - объект управления; Xi, Хч, Хп - его переменные состояния; - задающее воздействие. Процессор выполняет вычисление сигнала управления по программе, хранящейся в ПЗУ и защищенной от доступа. Исходной информацией для вычисления служат задающее воздействие u3 и информация о переменных состояния, пост5шающая по каналам обратных связей, а также параметры для расчета, хранящиеся в памяти. В результате вычислений получается сигнал управления и„ в виде двоичного кода. Цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи требуются не всегда. Функцию аналого-цифрового преобразования зачастую выполняют датчики. В свою очередь сигнал управления в двоичном коде может быть непосредственно использован для формирования состояния силовых ключей (транзисторов, тиристоров) преобразовательного устройства.

Как аппаратурная, так и программная реализации управления имеют преимущества и недостатки. Аппаратурная реализации обладает более высоким быстродействием. Недостатком является отсутствие гибкости системы, так как переход к другому алгоритму потребует изменений в электрической схеме устройства управления. Преимущество программной реализации - гибкость устройства управления, выражающаяся в возможности изменять алгоритм управления программным путем, не изменяя электрической схемы устройств. Недостаток - низкое быстродействие, поскольку время обработки информации зависит от времени выполнения команд программы.




h Ч

б "к

Рис.8.7. Квантование по времени (а) и по уравню (б) в цифровом управляющем устройстве

Рис.8.8. Структура системы с цифровым устройством управления

Время цикла обработки информации определяется выражением Т = ts + вып + ъыа> где <в - время выборки (чтения входных данных); tgjj - время выполнения вычислений; выв - ъре-мя вывода вычисленного сигнала управления на вход объекта. Как при аппаратурной, так и при программной реализации получается квантование сигнала по времени, так как в течение интервала дискретности Т сигнал и сохраняет постоянное значение (рис.8.7, а). Сигнал Иц» действующий на интервале (f, tk+i), получен на основании обработки информации, поступившей в момент времени f-x, и поэтому получается запаздывание, равное Т. Цифровое управляющее устройство (ЦУУ) выполняет квантование сигналов по уровню вследствие ограниченного числа двоичных разрядов, которыми представлены переменные. Так, при числе двоичных разрядов X = 8 диапазон представляемых целых чисел 0...2 - 1 = 256 - 1 = 255. Квантование по уровню делает характеристику вход-выход управляющего устройства нелинейной (рис.8.7, б).





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [80] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115

0.0044