40. Контроль процессов измерений в реальном времени.

Что можно стабилизировать?

Температуру в термостате (для проведения каких-нибудь изотермических реакций).

Скорость потока в аэродинамической трубе.

Подстройка длины резонатора для обеспечения точной частоты лазера.

Подстройка коэффициента пропускания электрооптического модулятора для обеспечения нужной выходной энергии лазерного импульса.

Стабилизация частоты радиопередатчика

* * *

Системами реального времени (СРВ) называются автоматизированные системы с жесткими ограничениями на временные (динамические) характеристики работы. Формально это условие может быть записано в виде:

Tmin < T < Tmax

T – некоторая временная характеристика (например, время реакции на внешнее событие, длительность выполнения какой-либо операции, момент наступления какого-либо события и т.п.);

Tmin и Tmax, - предельно допустимые значения (границы) этой характеристики

Характерные времена:

100 пс – Длительность импульсного отклика фотодиода

1 нс – Один такт ПЛИС

10 нс – Один такт микроконтроллера. Но чтобы принять какое-то решение нужно тактов 100.

100 нс – Обращение к оперативной памяти ПК

3 мкс - Сжатие 1 Кб быстрым алгоритмом

20 мкс - Пересылка 2 Кб по сети со скоростью 1Гб/с

250 мкс - Чтение 1 Мб последовательно из главной памяти

500 мкс - Передача сообщения туда/обратно в пределах ЦОД

10 мс - Произвольный доступ к жёсткому диску

150 мс - Передача пакета из Калифорнии в Нидерланды и обратно

Операционные системы реального времени

По сути это планировщики задач для микроконтроллеров. Устроены таким образом, чтобы гарантированно предоставлять процессорное время пользовательским задачам за определенное время. Эти операционные системы не имеют права зависать.

ПИД регуляторы

Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения. Т.е. стремится устранить текущую ошибку.

Интегрирующая составляющая пропорциональна интегралу по времени от отклонения регулируемой величины. Её используют для устранения статической (систематической) ошибки. Например, из любой системы уходит тепло. Только пропорциональным регулятором выйти на нужную температуру не получится. Интегральная составляющая может скомпенсировать уходящий поток тепла.

Дифференцирующая составляющая пропорциональна темпу изменения отклонения регулируемой величины и предназначена для противодействия отклонениям от целевого значения, которые прогнозируются в будущем.

ФАПЧ