МикроЭВМ ремиконта

ДатчикиМикроЭВМ ремиконта имеет традиционную компьютерную организацию с той особенностью, что наибольшая часть его памяти программируется на заводе-изготовителе и поэтому в ремиконте отсутствуют средства ввода и отладки программ и модули сопряжения с ними, что позволяет упростить устройство и эксплуатацию ремиконтов. В ПЗУ ремиконта записывается библиотека из 20—25 типовых алгоритмов, комбинации которых, программируемые с пульта оператора в любом сочетании, позволяют осуществлять автоматическое управление объектами практически любой сложности. Пульт оператора ремиконта используется для установки требуемой конфигурации контура управления, выбора алгоритма управления, контроля значений технологических переменных, оперативного вмешательства в процесс управления и др. Для программирования используется десятичный код, набираемый на панели оператора.

В типовой линеаризованной одномерной цифроаналоговой САУ (ЦАС) регулятором является микроЭВМ с синхронно работающими АЦП на входе и ЦАП на выходе, управляющая непрерывной выходной частью САУ (рис. 8.1.3) [2, 18, 19, 20].

МикроЭВМ ремиконта

Рис. 8.1.3 — Линеаризованная одномерная ЦАС

В ЦАС задачи, решаемые ЭВМ, заключаются в обработке поступающей информации, вычислении ошибки (разности между заданным g0 и фактическим y0 значениями управляемой величины при отсутствии аналогового сравнивающего устройства), вычислении управляющего воздействия u0 в соответствии с алгоритмом управления, выполнении операций контроля, подготовки к работе и т.д.

Решение этих задач осложняется тем, что в ЦАС имеется квантование сигналов по времени, что относит их к классу импульсных систем, и квантование сигналов по уровню, что обусловливает их нелинейность. Поэтому методы исследования нелинейных систем мало пригодны для ЦАС и основным методом исследования ЦАС является их моделирование на ЭВМ. Однако приближенные расчеты ЦАС как линеаризованных импульсных САУ без учета квантования по уровню позволяют решать практические задачи, а влияние квантования по уровню можно учитывать дополнительно [1, 2, 20].

См. также:  Назначение и классификация

Линеаризация ЦАС основана на замене ступенчатых характеристик АЦП и ЦАП линейными «средними» прямыми «величина — код», тогда как метод линеаризации разложением в ряд Тейлора с учетом линейных членов для линеаризации ЦАС оказывается непригодным, поскольку исключает возможность использования нелинейных законов управления. Линеаризация АЦП в ЦАС определяется числом уровней одной ветви характеристики МикроЭВМ ремиконтагде α1 — число двоичных разрядов АЦП (без учета знакового разряда); gmax — максимальное входное воздействие, соответствующее насыщению АЦП; δ1 — величина (цена) единицы младшего разряда АЦП. Крутизна линеаризованной характеристики АЦП k1=1/δ1. Обычно число разрядов АЦП составляет от 8 до 32. Например, для преобразования в код угла поворота какого-либо датчика с погрешностью не более ±10² цена единицы младшего разряда должна быть δ1≤20², а для преобразования угла в пределах ±180° число разрядов АЦП должно быть МикроЭВМ ремиконтаЧисло разрядов ЦАП может быть меньше, чем в АЦП, так как в ЦАП число разрядов может быть равно единице (релейный закон).

ЭВМ с АЦП на входе и ЦАП на выходе представляются ЗФП [2]:

МикроЭВМ ремиконта (8.1.1)

где U0(z) и X0(z) — z-изображения решетчатых функций выходной величины ЭВМ u0[n] и входной величины (ошибки управления) x0[n]=g0[n] – y0[n] при обязательном соотношении k≥ s [2].

Поделив (8.1.1) на z k, получим для предельного случая s=k:

D(z)=МикроЭВМ ремиконта (8.1.2)

Из (8.1.2) можно получить выражение:

МикроЭВМ ремиконта(8.1.3)

Из (8.1.3) при переходе к оригиналам с учетом теоремы смещения на целое число тактов получим разностное уравнение [2, 20]:

МикроЭВМ ремиконта (8.1.4)

Поделив уравнение (8.1.4) на а0≠1, получим из (8.1.4) при а0=1 алгоритм работы ЭВМ в виде [2]:

МикроЭВМ ремиконта(8.1.5)

Таким образом, ЭВМ выполняет функции некоторого цифрового фильтра (ЦФ) с передаточной функцией D(z) (8.1.1). Если в установившемся режиме (при z=1) по (8.1.1) D(1)=К, то такой ЦФ выполняет в ЦАС функции пропорционального регулятора u0(t)=Кx(t). Если ЭВМ должна выполнять функции интегрирования, то знаменатель в (8.1.1) должен содержать множитель (z–1), а при дифференцировании — числитель ЗФП ЭВМ (8.1.1) должен содержать множитель (z–1).

См. также:  Современная автоматика

Для реализации приближенного дифференцирования в ЭВМ вводится оператор дифференцирования p=(lnz)/T, где z=exp(pT), разложенный в степенной ряд по формуле (8.1.6), которая полностью совпадает с использованием для дифференцирования интерполяционных полиномов Ньютона и Лагранжа [3]:

МикроЭВМ ремиконта (8.1.6)

Ошибка дифференцирования по (8.1.6) оценивается по первому отброшенному члену ограниченного ряда. Условие сходимости ряда в (8.1.6) ограничивается дифференцированием сигналов с частотой выше f≥ 1/6T, что в САУ практически маловероятно.

Передаточную функцию разомкнутой ЦАС соответственно структурной схеме (рис. 8.1.3) можно представить в виде:

МикроЭВМ ремиконта (8.1.7)

где δ и δ1 — цена единицы младшего разряда ЦАП и АЦП.

Передаточная функция замкнутой ЦАС при одинаковых АЦП в каналах прямой и обратной связей (рис. 8.1.3) записывается в виде:

МикроЭВМ ремиконта (8.1.8)

Передаточная функция по ошибке управления ЦАС будет:

МикроЭВМ ремиконта (8.1.9)