ПРИНЦИП ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ ПОБУДОВИ ДИСКРЕТНОГО ПРИСТРОЮ УПРАВЛІННЯ

Узагальнена матрична структурна схема (рис. 6.23) може бути реалізована за допомогою вхідного логічного перетворювача ЛП 1 вектора вхідних впливів u (k) і вектора поточного стану пристрою управління х (к) в вектор стану переходу х (k + 1), елементу пам'яті П поточного стану аг (Лг) і вихідного логічного перетворювача ЛП 2 векторів вхідних впливів і (к) і вектора поточного стану х (k) в вектор виходу у (k).

Тактовий генератор ТГ служить для завдання імпульсів квантування за часом, відповідно до яких проводиться запис розрахованого стану переходу х (k + 1) в пам'ять пристрою.

Апаратна реалізація дискретного пристрою управління

Мал. 6.23. Апаратна реалізація дискретного пристрою управління

Розглянуте пристрій управління називається послідовним синхронним автоматом. Автомат працює в дискретному часі. Нехай в момент часу автомат має внутрішній стан х (k) і вхідний стан і (k). Рівняння (6.16), реалізоване в блоці вхідний логіки, задає так звану функцію переходу автомата, відповідно до якої визначається то стан автомата х (k + 1), в яке він перейде у відповідь на повне стан автомата (внутрішнє і стан входів) в момент часу (k + 1) Т.

Рівняння (6.17), реалізоване в блоці вихідний логіки, задає функцію виходу, відповідно якої по повному станом автомата визначається поточний стан виходу у (k). У момент часу (k + 1) T по передньому фронту імпульсу С від тактового генератора проводиться запис розрахованого стану переходу в пам'ять автомата. Після цього слід нова фаза обчислень чергового стану переходу і виходу.

Таким чином, в дискретні моменти часу kТ, де к = 0, 1, 2, .., відбуваються дискретні зміни вектора стану і вектора виходу, що і є головною особливістю будь-якої дискретної системи управління. Годограф вектора стану (рис. 6.24) являє собою сукупність окремих точок (дискрет) в просторі станів, в які з кожним тактом квантування послідовно переходить дискретна система. Послідовний синхронний автомат можна розглядати як "чорний ящик", що перетворює деяку послідовність вхідних "пачок" чисел по m -чісел в пачці в вихідну послідовність "пачок" чисел по l -чісел в пачці, де m і l - розмірність векторів входу і виходу, відповідно.

Годограф вектора стану

Мал. 6.24. Годограф вектора стану

ПРИСТРОЇ ЖОРСТКОЇ ЛОГІКИ І ПРИСТРОЇ ПРОГРАМОВАНОЇ ЛОГІКИ

Сьогодні фахівці з автоматизації розташовують різними апаратними засобами для створення дискретних керуючих пристроїв. Ці кошти можна розділити на два великі класи: жорсткої (монтажної) і програмованої логіки (рис. 6.25).

У першому випадку проводиться паралельне рішення системи різницевих рівнянь, що описують алгоритм роботи пристрою управління (рис. 6.25, а), у другому - послідовне рішення з використанням спеціального пристрою обробки даних - процесора, якому за допомогою заздалегідь складеної програми повідомляється послідовність необхідних дій по реалізації алгоритму управління (рис. 6.25, б). Спочатку під управлінням процесора проводиться послідовний опитування входів і запам'ятовування їх стану в пам'яті. Далі на основі інформації про поточний стан пристрою управління (також зберігається в пам'яті) і стані входів розраховується стан виходів і стан переходу. Поточний стан заміщається станом переходу, здійснюється послідовна видача керуючих впливу нове зчитування стану входів і т. Д.

пристрої управління

Мал. 6.25. пристрої управління

Для реалізації пристроїв жорсткої логіки застосовуються електромеханічні елементи - реле і контактори, а також інтегральні мікросхеми малої і середньої ступені інтеграції (безконтактна логіка). Сьогодні більше 50 % всіх використовуваних в промисловості дискретних систем управління - пристрої жорсткої логіки. Однак вони мають недоліки: відсутність гнучкості при внесенні змін, введення нових функцій і труднощі реалізації складних алгоритмів керування. Ці недоліки можна усунути заміною пристроїв жорсткої логіки програмованими пристроями. Поріг рентабельного застосування програмованих пристроїв постійно знижується і досяг вже невеликих систем, що містять не більше 20 реле або контакторів.

У загальному випадку логічні перетворювачі повинні містити в своєму складі блоки цифрового множення, додавання і віднімання. Їх апаратна реалізація хоча і можлива, але виявляється громіздкою і неефективною, в порівнянні з пристроями програмного керування, де ці ж операції виконуються за допомогою відповідних команд. Тому пристрої управління, на вхід яких надходять цифрові коди, на виході яких формуються цифрові коди, переважно виконуються у вигляді пристроїв програмного управління, т. Е. Гнучкою логіки.

Залежно від складності вирішуваних завдань ці пристрої діляться на: цифрові регулятори (цифрові фільтри) і мікропроцесорні контролери для прямого цифрового керування силовими перетворювачами і приводом в цілому; керуючі мікроЕОМ для керування електроприводами і технологічним обладнанням; уніфіковані блочно-модульні мікропроцесорні комплекси широкого призначення; багаторівневі мультимикропроцессорная (багатопроцесорні) ієрархічні системи управління з розподілом функцій управління за окремими рівнями ієрархії.

Раніше згадувалося структура аналого-цифрової системи керування положенням, де функції цифрового регулятора положення виконує мікропроцесорна система, що формує сигнал завдання швидкості на вході аналогової підсистеми управління швидкістю (див. Рис. 6.19). Така структура характерна для приводів верстатів з ЧПУ. Можлива заміна всіх регуляторів - швидкості (PC), струму (РТ) і системи управління (СУ) силовим перетворювачем (СП) цифровими пристроями управління. Вся система управління в цілому буде називатися при цьому мікропроцесорним контролером приводу постійного струму. Контролер може мати самостійний конструктив або вбудовуватися в силовий перетворювач. Зв'язок з системою управління верхнього рівня може здійснюватися по послідовному або паралельному каналу зв'язку. Можливий також варіант установки групи контролерів (по числу осей приводу) в конструктив керуючої ЕОМ на її систему шин (на її інтерфейс). Останній варіант характеризується підвищенням швидкостей обміну інформацією між контролерами і ЕОМ.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >