Основные рабочие функции

Функции системы управления.

Будем разделять все функции, реализуемые в системах управления на два класса функций

1.Рабочие функции (т.е. те функции, которые обеспечивают решения основных целей и задач, стоящих перед системой управления). Реализация именно этих функций и составляет основу информационного процесса, протекающего в системах управления. Сюда относятся следующие функции:

- измерение;

- контроль;

- регулирование;

- оптимизация;

- адаптация;

Выделяют еще одну функцию управления, связанную со стимулированием человека в человеко-машинных или автоматизированных системах управления, т.к. именно в таких системах основные функции управления реализуются с участием человека.

2. Обеспечивающие функции, т.е. функции, направленные на продление жизненного цикла системы. При этом под жизненным циклом системы понимают такой период времени, который характеризуется эффективным её функционированием. Эффективным в том смысле, что она удовлетворяет всем требованиям, ограничениям и критериям работы системы. Например: в течение всего этого времени система является окупаемой и приносит прибыль.

В реализации указанных функций может принимать участие человек (оператор) и в этом плане человеко – машинные автоматизированные системы управления (АСУ) – это такие системы, где основные рабочие функции распределены между человеком и машиной. В тоже время под системами автоматического управления (САУ) будем понимать такие системы, в которых все рабочие функции управления реализуются автоматически, без участия человека. Человек в таких системах выполняет обеспечивающие функции.

1.Измерение – экспериментальный процесс выражения конкретных физических величин с помощью специальных const, называемых единицами изменения. Процесс измерения реализуется в системах измерения, которые в самом укрупненном виде можно представить следующей структурой:

Рис.14. Укрупненная структура системы измерения

(Объект измерения)  

Y

Y

S

S_u(t)

Y^D(t)- действительное значение измеряемой величины

48) Y^D(t)={Y₁^D(t), Y₂^D(t),…, }, где М – число физических величин характеризующих состояние объекта измерения.

Представленную на рис.14 укрупнённая система измерения может отображать изменение любой физической величины – это и отображается формулой (48).

Индекс D- означает действительные значения физических величин, которые характеризуют состояние объекта измерения в момент времени t.Под системой измерения будем понимать совокупность объекта измерения и измерительной системы состоящей в общем виде из входных устройств, измерительных преобразователей и выходных устройств. Система измерения предназначена для формирования сигналов измерительной информации, которые должны отображать действительные изменения измеряемых физических величин. Измерительная система контактирует с объектом измерения, воспринимает действительное значение физической величины и преобразует его в измеренное значение Y(t). Причём на схемах результат измерений может быть представлен как Y(t) или Y(i), где t – непрерывное время, а i – дискретное время. Подавляющее большинство входных устройств измерительной системы формирует на своём выходе непрерывный сигнал Y(t), но в большинстве систем управления требуется, чтобы сигнал измеренной информации был представлен в дискретной форме, т.е. в виде Y(i).

Это объясняется следующими фактами:

1) Процесс измерения физической величины необходимый для оценивания состояния объекта всегда сопровождается погрешностью, т.е.

2) Множество измеренных физических величин в большинстве случаев меньше, чем множество действительных физических величин влияющих на состояние объекта. Многие физические величины для промышленных объектов не могут быть измерены или из-за отсутствия средств измерения, или из-за недоступности объекта измерения. И в общем случае можно записать

, т.е.

измеренное значение определяется как действительными значениями, так и двумя типами ошибки измерения s w:val="24"/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>t</m:t></m:r><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="24"/><w:sz-cs w:val="24"/></w:rPr><m:t>)</m:t></m:r></m:e></m:d></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">. Частным случаем этой зависимости является аддетивная композиция (50).

.

50) Y(t)= Y^D(t)+ ε(t)+ N(t) при этом ε(t)- ошибка флуктуационного типа, которая имеет нерегулярный характер изменения во времени и всегда присуща процессу измерения; N (t)- грубая ошибка или выброс, которая возникает редко, но имеет большие значения разного знака, существенно превышающие ε(t).

Сигнал - носитель информации, а сигнал измерительной информации- это сигнал, значение которого пропорционально значению измеряемой физической величины. Чаще всего в промышленных системах сигнал имеет электрическую природу. Различают среди стандартных электрических сигналов: токовые и сигналы напряжения. Преобразование действительных значений физических величин Y^D(t) в сигналах измерительной информации S(t) осуществляются с помощью входных устройств СИ. Входные устройства измерительных систем называют датчиками информации (ДИ). Именно ДИ преобразуют изменения физической величины в изменение электрического сигнала.

Существует много способов преобразования физических величин в сигналы измерительной информации, они основаны на известных законах физики и для каждой физической величины они различны. Мало того, для одной и той же физической величины имеется несколько способ получения СИИ. Например, для измерения температуры существуют 2 класса датчиков температуры: контактные, бесконтактные. Бесконтактные основаны на законах излучения (Планка, Вина, Стефана-Больцмана), Контактные основаны на законах расширения объема тела от температуры, термо- электрического эффекта, и др.

Основанные на различных законах естественных наук датчики информации формируют на своем выходе электрические сигналы. Эти сигналы могут быть выражены в различных сигналах электрического тока: ёмкости, ЭДС, сопротивлении и д.р..Поэтому все они требуют предварительного преобразования, для того чтобы привести их к стандартному виду. Эти преобразования внутри ИС осуществляются с помощью специальных устройств, которые называются измерительными преобразователями(ИП). Это целый класс различных технических устройств, каждое из которых реализует какую-то конкретную функцию преобразования. Пример: усилитель, нормализующие устройства, сглаживающие фильтры, цифро-аналоговые преобразователи и др.

В частности, аналогово-цифровые преобразователи служат для преобразования сигналов измерительной информации аналогового типа в дискретный. Это необходимо для их дальнейшего использования в системе управления, т.к. основные технические элементы в системе управления представлены с помощью цифровой вычислительной техники.

Рис 15. Виды сигналов.

Общепринято непрерывное время обозначается через t, а дискретное время через i.

Как дискретные, так и аналоговые сигналы, включают полезную составляющую ((t)), флуктуационную ошибку и выброс, т.е. структура сигнала измерительной информации, как дискретного так и непрерывного, включает две составляющие: полезные (- отражает действительные изменения измеряемой величины. - нерегулярная во времени флуктуационная ошибка. Уровень её изменения очень мал по сравнению с

В качестве модели ε(t) можно использовать понятие случайных процессов из теории вероятности. N(t) – грубая ошибка или выброс, редко встречается по сравнению с ε(t), отклонение сигнала S(t) представлена графически историей сигнала S(t).

Как дискретный, так и аналоговый также может быть представлен в виде

Дискретный

51) S(t)=S_п(t)+ ε(t) +N(t), S_п(t) – полезная составляющая сигнала, которая и отражает действительное значение измеряемой физической величины.

Рис 16. Графическая интерпретация сигнала.

ε(t)

S(t)

S_п(t)

N(t)

t

Наличие ε(t) и N(t) в сигнале S(t) вызвана влиянием электромагнитных полей на линии связи по которым передается в сигнал. Это влияние особенно усиливается в промышленных условиях, где много работающих трансформаторов, двигателей и т.д.

Одна из основных характеристик измерения- точность, она связана с ошибкой или погрешностью измерения. Под ошибкой измерения понимают меру разности

, -ошибка измерения, -действительное значение измеряемой физической величины, -измеренное значение этой физической величины.

Количественно существует несколько видов погрешностей:

Дата добавления: 2014-01-11