Системы автоматического регулирования с цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ)

Лекция 16

Системы автоматического регулирования с цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ)

План:

1.  Понятие цифровой системы регулирования

2.  Дискретные передаточные функции

3.  Исследование устойчивости и качества регулирования

4.  Дискретная коррекция

5.  Комбинированное регулирование в цифровых системах

Понятие цифровой системы регулирования

Использование цифровых вычислительных машин (ЦВМ) для управления автоматизированными объектами имеет большие перспективы. Это объясняется значительными вычислительными и логическими возможно­стями ЦВМ, что позволяет реализовывать сложные алгоритмы управления.

Включение цифровой вычислительной машины в систему автоматического регулирования требует рассмотрения двух групп вопросов.

К первой группе относятся вопросы, связанные с проектированием и реализацией самой ЦВМ, а также ее входных и выходных устройств (преобразователей), задачей которых является преобразование непрерывных физических величин к цифровому виду и обратно.

Ко второй группе относятся вопросы, связанные с изучением влияния дискретного характера выходных сигналов ЦВМ на динамические свойства системы автоматического регулирования. Дальнейшее изложение будет касаться именно этой группы вопросов.

Как правило, целесообразно вводить ЦВМ в систему регулирования в тех случаях, когда требуется сложная обработка поступающей информации. Так, например, в системах управления движущимися объектами необходимо производить сложные вычисления, связанные с операциями преобразования координат, решение прямоугольных и сферических треугольников, счисление пути и т. п. В системах управления сложными производственными объектами, например доменными печами, автоматизированными линиями и т. п., приходится производить большой объем логических операций.

Ввиду сравнительно большой сложности ЦВМ включение ее в состав автоматизированной системы оправдывается тогда, когда на ЦВМ возлагается решение ряда задач с обслуживанием нескольких зависимых или независимых каналов управления.

Общий случай системы регулирования с ЦВМ изображен на рис. 1. Здесь g₁, g₂, ..  g_n представляют собой задающие воздействия, в функции которых ЦВМ вырабатывает регулирующие воздействия, прикладывае­мые к системе регулирования;  у₁, у₂, . . ., y_n являются регулируемыми величинами, a f₁, f₂,  … f_m — возмущающими воздействиями.

По своему принципу действиям ЦВМ является вычислительным устройством дискретного действия. Поэтому и система регулирования с ЦВМ представляет собой дискретную систему.

Ввиду того, что рассмотрение системы со многими переменными (рис. 1) представляет собой весьма громоздкую задачу, ограничимся случаем, когда ЦВМ вводится в одиночный контур регулирования с одной регулируемой величиной у и одним задающим воздействием g. Во многих случаях задача исследования системы с ЦВМ может быть сведена к рассмотрению таких одиночных контуров (рис. 2).

Принцип работы ЦВМ заключается в том, что возложенные на нее математические действия она производит в дискретные моменты времени t =0, T, 2Т, ЗТ и т. д., где Т — период повторения ЦВМ. В интервалах между решениями на выходе ЦВМ сохраняется