Общие сведения об импусных и цифровых системах управления

20)

Появление импульсных и цифровых систем управления вызвано возростающими требованиями предъявляемыми к новым перспективным объектам управления авиционной и космической техники, ядерной энергетики и др.

Применение указанных систем на борту летательного аппарата стало возможным и эффективным благодаря созданию быстродействующей и надежной БЦВМ(бортовой центральной вычислительной машины).

Достоинства:

1. Большие вычислительные и логические возможности

2. Способность запоминать значительный объем информации

3. Структурная гибкость и унифицированность

В цифровых автоматических системах возникают специальные эффекты, связанные с динамическими особенностями БЦВМ, как звена систем автоматического управления.

Такие системы характеризуются:

1. Квантованием сигналов по времени, так как БЦВМ является устройством с импульсной формой переработки информации

2. Запаздыванием, связанным с конечностью быстродействия арифметических устройств и устройств ввода-вывода данных

3. Квантование сигнала по уровню, вызванным ограниченной разрядностью сетки БЦВМ.

Обобщенная структурная схема ЦАС.

ЦАС включает в себя:

· Объект управления, описываемый дифференциальными уравнениями (непрерывная часть системы)

· БЦВМ, состоящая из двух основных устройств: ЦВУ(центральное вычислительное устройство) и УВВ(устройство ввода- вывода), в виде преобразователей А/Ц(аналог -цифра) и Ц/А(цифпа- аналог).

ЦВУ основная вычислительная часть БЦВМ, предназначенная для хранения программ, приема внешних информции из УВВ, арифметических и логических вычислений по программе, хранения всех промежуточных и конечных результатов вычислений, и выдачи их в определенные моменты времени в УВВ.

ЦВУ включает в себя арифметическое устройство с устройством управления и запоминающее устройство (ОЗУ, ДЗУ(долговременное), ВЗУ(внешнее)).

Специальной особенностью конструкции БЦВМ является наличие счетчиков единого времени – таймеров, предназначенных для обеспечения работы БЦВМ в реальном масштабе времени.

Совокупность управляемых координат объекта управления представленных непрерывным вектором функции x(t), преобразуется БЦВМ в цифровые коды машины. Процесс можно условно разбить на три этапа:

1. Квантование по времени.

2. Квантование по уровню.

3. Кодирование.

Квантование по времени соответствует фиксации мгновенных значений непрерывно изменяющейся функции x(t) в дискретные моменты времени k, T₀ (k=0,1,2,…)(k – дискретное безразмерное время, T₀ – период дискретности по времени). Это эквивалентно введению в цепь преобразуемого сигнала x(t) идеального импульсного элемента мгновенно замыкающегося и размыкающегося через интервал времени t₀. На выходе импульсного элемента образуется последовательность импульсов x[k], модулируемая сигналом x[t].

Квантование по уровню заключается в замене мгновенного значения непрерывной величены х ближайшими разрешенными дискретными значениями в соответствии со статической характеристикой преобразуются в аналоговые числа.

Кодирование – квантованные по времени и уровню величины x[k,T₀] преобразуются в цифровой код БЦВМ.

ЦВУ (цифровое вычислительное устройство) осуществляет преобразование входного сигнала x[k,T₀] в выходной сигнал h[k,T₀] в соответствии с заложенной в нем программой и вычисляет сигнал ошибки е[k,T₀], сравнивая векторную величину h[k,T₀] с сигналом U[k,T₀] ЦВУ реализует цифровой фильтр.

Для формирования непрерывного сигнала ошибки e(t) служат выходные преобразователи БЦВМ. Процесс преобразования две операции:

1. Преобразование кода в импульсный сигнал (т.е. декодирование).

2. Его преобразование в непрерывный сигнал (экстраполяция).

Процесс декодирования сопровождается квантованием сигналов по уровню. Процесс экстраполяции в простейшем случае представляет собой фиксацию выходного сигнала БЦВМ на одном уровне в течение периода фиксации Т₀.

Дата добавления: 2015-04-29