Раздел: Документация
0 ... 92 93 94 95 96 97 98 ... 143 метров поступающего сырья и других факторов обеспечивается управление технологическим процессом, близкое к оптимальному. При необходимости управляющее воздействие из цифровой формы с помощью цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) преобразуются в непрерывные сигналы управления. Рассмотренное управление технологическим процессом с помощью микропроцессорной САУ, когда с помощью МКП изменяются только уставки автоматических управляющих устройств, называется супервизорным управлением. Рассмотренная система управления относится к адаптивным САУ. При непосредственном цифровом управлении сигналы, приводящие в действие исполнительные элементы ИЭ, поступают не от отдельных автоматических управляющих устройств, а непосредственно от управляющего микропроцессора. Система упрощается, так как функции автоматических управляющих устройств отдельных параметров выполняет МКП. Благодаря большим скоростям вычисления число контуров управления в зависимости от вида технологического процесса и типа микропроцессора может меняться от 10 до 400 и более [9]. Такая система должна работать в реальном масштабе времени. Из рассмотренного примера видно, какими большими, качественно новыми (адаптивное управление, управление большим числом параметров) возможностями обладают цифровые системы управления по сравнению с непрерывными САУ. 9.4. Структурные схемы ЦАС Математическое описание элементов цифровых автоматических систем Преобразователь непрерывного сигнала в цифровой код AID. Преобразователь AID осуществляет три операции: квантование сигна-, ла по времени, квантование по уровню и кодирование. Квантование по времени заключается в измерении непрерывной величины х (I) в дис4 i кретные моменты времени и осуществляется импульсным элементом ИЭ. На выходе импульсного элемента получается решетчатая функция х \п] (рис. 9.13). Период квантования по времени зависит от спектральной характеристики непрерывного сигнала и определяется теоремой Котельникова. Процесс квантования решетчатой функции х [п] по уровню можно представить как прохождение сигнала х [п\ через ке- t ИЭ Хц[п]{ 011=0-22+1-2Ut-20=3 ггг2 А0 1 /[)] 110 АЛЛ HI ЯКУ \27 маркерт/е импульсы Рис. 9.13. Схема преобразователя непрерывного сигнала в цифровой код AID. xCnh  Рис. 9.14, Процесс квантования по уровню. линейный элемент с многоступенчатой релейной характеристикой (рис. 9.14, а)—квантователь по уровню КУ (рис. 9.13). В результате квантования по уровню точно измеренные значения сигнала х [п] заменяются приближенными ближайшими дискретными значениями х [п], т. е. процесс квантования по уровню равносилен округлению сигнала х [п] до целых значений. Шаг квантования 6„ характеризует точность преобразователя AID. Учет квантования по уровню приводит к необходимости рассмотрения нелинейных цифровых систем. Анализ систем упрощается, если элемент с многоступенчатой релейной характеристикой (рис. 9.14, а) представить в виде параллельного соединения линейного усилительного элемента с коэффициентом k = 1, характеристика которого изображена на рис. 9.14, б, и нелинейного элемента с характеристикой (рис. 9.14, в), равной разности между линейной и релейной (рис. 9.14, а) характеристиками. В этом случае квантованный по уровню сигнал можно представить, как сумму точного сигнала х [п] в добавочного сигнала sx [п], ограниченного по величине половиной ступени квантования: х [п] = х [п] + sx In],(9.1) В соответствии с выражением (9.1) квантователь по уровню КУ (рис. 9.15, а) на структурной схеме можно представить эквивалентной схемой, изображенной на рис. 9.15, б. Прежде чем сигнал х [п] поступает на ЦВУ, осуществляется его кодирование — преобразование в цифровой код хц [п]. Если в ЦВУ используется двоичная система счисления, то с помощью кодирующего устройства К (рис. 9.13) каждый импульс, поступающий с квантова- хСп] ММ хШ Х[п] к S.CnJ Ml ЯСпЗ Рис. 9.15. Изображение квантователя по уровню КУ (в) на структурной схеме (б). 7о г1теля по уровню КУ, преобразуется в 11 д ГП д Щдвоичный цифровой код, соответствую- -&-т-Lj-j™щий амплитуде этого импульса. На м Г л/рис. 9.13 выходная величина кодирую- II Л 11 Л 111.щего устройства К представлена втрех- О I / \2°* разрядном двоичном коде. 1 Д ft] Я [t]Двоичные числа представляются в ви- Ш-flijtg— —-"Т де последовательности импульсов, раз-Рис. 9.16. Параллельное пред- деленных интервалом времени т. Каж-ставление чисел.дому разряду двоичного числа отводится интервал времени т. Если в данном разряде "присутствует единица, то в соответствующем интервале возникает импульс. При наличии нуля в данном разряде импульс отсутствует. На ЦВУ числа могут поступать последовательным или параллельным кодом. В первом случае разряды числа идут последовательно друг за другом по одному каналу, как правило, начиная с младшего (рис. 9.13). Одно число от другого отделяется специальным маркерным импульсом. Минимальный интервал Т передачи числа равен лт, где л — количество разрядов числа. При параллельном коде все разряды числа поступают одновременно (параллельно) по нескольким каналам, число которых равно числу разрядов (рис. 9.16). Так как при кодировании сигнала х [л] в цифровой (в частности, в двоичный) код хи [л] не происходит изменения (преобразования) информации, то передаточная функция кодирующего устройства К равна единице. Поэтому преобразователь непрерывной величины в цифровой код AID (рис. 9.17, а) в соответствии с приведенными выше рассуждениями можно на алгоритмической схеме представить эквивалентной схемой, изображенной на рис. 9.17, б. Цифровые вычислительные устройства. Цифровое вычислительное устройство ЦВУ (см. рис. 9.1) можно рассматривать как дискретный преобразователь, преобразующий входную последовательность чисел хц [л] в выходную уа [л] в соответствии с заложенной программой вычислений, представляющей собой алгоритм переработки информации. Довольно широкий класс алгоритмов переработки информации может быть описан разностным уравнением вида у [л] = а0х In] -f ах [п — 1] + ■ • • + отх [п — т] — Ьгу [п — 1] — ■ •• —Ь,у [л —Л,(9.2) т. е. выходной сигнал у [л] дискретного преобразователя в момент 1 = — л определяется значением выходного сигнала в тот же момент вре- V 1 х[п]\ X[n]yi"f"\M> I I Рис. 9.17. Изображение преобразователя AID (а) на структурной схеме (б). 0 ... 92 93 94 95 96 97 98 ... 143
|
