Построение системы управления

На первом этапе проектирования системы управления необходимо определить контрольные и управляемые параметры технической системы. Из названия понятно, что контрольные параметры отвечают за однозначное определение состояния объёкта управления, а управляемые параметры определяют величину того воздействия на систему, которое может повлиять на состояние или поведение объекта управления. Например, для ЭПТС контрольными параметрами являются: положение педали тормоза, давление в тормозных камерах, угловая скорость колёс, замедление в продольном и боковом направлениях и т.д., а управляемый параметр один, например, время открытия клапанов в модуляторах, сила тока поданного на обмотку пропорционального электромагнита или количество шагов шагового электродвигателя, всё в зависимости от конструкции модулятора давления.

Следующим шагом должно быть определено: какую задачу при управлении нам надо решить? При управлении любой системой может быть решено только две задачи [3]: Задача управления – это когда мы хотим управлять объектом сами, или задача самоуправления – это когда мы хотим, чтобы объект самоуправлялся без нашего вмешательства, в необходимом нам режиме. Применительно к тормозной системе первая задача управления решается при служебных торможениях, когда водитель (субъект управления) осуществляет процесс управления по своему субъективному мнению, устанавливая замедление транспортного средства. Вторая задача управления решается при экстренных торможениях, когда водитель не способен эффективно управлять процессом торможения, тогда тормозная система должна обеспечить эффективное управление процессом торможения в режиме самоуправления. В связи с этим блок управления ЭПТС должен иметь несколько алгоритмов управления колесами (объектом управления) при торможении в различных ситуациях. Как минимум, количество алгоритмов должно совпадать с количеством заложенных функций. Из выше сказанного, схема управления электронно-пневматической тормозной системой должна иметь следующий вид (рисунок 1).

Рисунок 1 – Общая схема управления электронно-пневматической тормозной системой

В данной схеме предусмотрено разделение общего алгоритма управления на отдельные алгоритмы для каждой функции ЭПТС. Базовый алгоритм отвечает за выбор алгоритма, который должен выполняться в текущий момент времени, исходя из информации поступившей от управляющего воздействия от субъекта управления (водителя), текущего состояния объекта управления (колёса) и состояния структуры управления (тормозного привода). Для повышения качества процесса управления необходимо отслеживать не только состояние объекта управления, но и управляющей структуры, а также, если возможно (рационально), состояние окружающей среды (на выше приведенной схеме не показано).

Для обеспечения устойчивости работы ЭПТС, применительно к каждому из отдельных алгоритмов, в том числе и базовому алгоритму необходимо применить схему построения алгоритма с защитой памяти от недостоверной информации, рисунок 2. Алгоритм, построенный по схеме алгоритма с защитой памяти от накопления недостоверной информации, обладает наивысшей помехоустойчивостью как по отношению к высокочастотным шумам среды, так и собственным шумам системы [3].

Устойчивость работы всей системы достигается за счет использования алгоритма-сторожа, который позволяет перед загрузкой в память входного потока информации выявлять недостоверную и сомнительную информацию (различные виды ошибок, сбоев, которые могут возникнуть при воздействии различных факторов на датчики) для того, чтобы выработка управленческого решения исходила бы только на информации, признанной достоверной. В качестве входной информации, применительно к ЭПТС, выступает текущие значения от всех датчиков и задатчиков.

Рисунок 2 – Принципиальная схема алгоритма с защитой памяти от накопления недостоверной информации

В памяти заложены законы и алгоритмы управления, которые блок преобразователя информации использует для выработки управленческих решений. Также память обеспечивает накопление ошибок и заносит их в карантин, по количеству ошибок за один процесс торможения может производиться диагностика системы управления в целом, так и выявление причины сбоя.

Выводы

Приведенный подход к созданию системы управления позволяет на ранней стадии разработки избежать ключевых ошибок, сократить время разработки, если это делается впервые, а также делает процесс создания системы управления понятным. Дальнейшее развитие должно быть направлено на дополнение данной информации, т.к. предложенный подход носит общий характер и не отображает тонкости, которые определяю конечный результат.

Литература

1. Псигин Ю. В. Управление системами и процессами машиностроения: Учебное пособие / Ю. В. Псигин. – Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 76 с.

2. Миронов С.В., Пищухин А.М. Метасистемный подход в управлении: Монография. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.- 338 с.

3. Достаточно общая теория управления. Постановочные материалы учебного курса факультета прикладной математики — процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета (1997 — 2003 гг.).

4. Артамонов Д.В., Семёнов А. Д. Основы теории линейных систем автоматического управления: Учебн. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003.-135 с.

Дата добавления: 2015-04-29