3. Исследование влияния изменения расчетного значения шага выборки на динамические свойства цсу

Проведем исследования влияния изменения расчетного значения на динамические свойства ЦСУ (вид переходного процесса, его прямые показатели качества). Коэффициенты при этом соответственно пересчитываются.

Рисунок 19 – Реакция ЦСУ на единичный ступенчатый сигнал при уменьшении шага дискретизации

Рисунок 20 – Реакция ЦСУ на единичный ступенчатый сигнал при увеличении шага дискретизации

Определим прямые показатели качества ЦСУ:

1. :

2. :

3. :

4. :

5. :

6. :

7. :

8. :

9. :

Рисунок 21 – Реакция ЦСУ на единичный ступенчатый сигнал при шага дискретизации равно 10

Как видно из Рисунка 21, при данном значении шага дискретизации система не устойчива.

Из полученных нами значений можно сделать вывод: при уменьшении шага дискретизации прямые показатели качества ЦСУ стремятся к прямым показателям качества системы прототипа (см Рисунок 22), а при увеличении шага дискретизации наблюдается увеличение значения перерегулирования, причем при система становится не устойчивой.

Рисунок 22 – Реакция ЦСУ на единичный ступенчатый сигнал при уменьшении шага дискретизации

3. Техническая реализация

Возможность технической реализации управляющего вычислительного устройства с помощью современных микропроцессорных и микроэлектронных средств.

Применение импульсных и цифровых устройств и сигналов оправдано стремлением улучшить эксплуатационно-технические характеристики систем управления. Функциональное назначение таких устройств может быть различным: датчики обратных связей, задающие, усилительно-преобразовательные и согласующие устройства, корректирующие звенья и т.п. Современным перспективным методом ДСУ является микропроцессорные системы управления (МП СУ), в которых различные микропроцессорные средства (микроЭВМ, программируемые микроконтроллеры и др.) используются для реализации управляющих алгоритмов.

Достоинством ДСУ является их повышенная чувствительность, отсутствие дрейфа, более высокая надежность и устойчивость к шумам и возмущениям, меньшие размеры, масса и стоимость. Для цифровых управляющих устройст (регуляторов), по сравнению с аналоговыми устройствами, характерна более высокая гибкость, так как программы их работы можно легко изменять и модернизировать без какого-либо изменения в аппаратуре. Кроме того, цифровые компоненты электронных схем часто оказываются надежнее, прочнее и компактнее, чем аналоговые компоненты того же назначения.

Микропроцессор – это программно-управляемое универсальное устройство для цифровой обработки дискретной и (или) аналоговой информации и управления процессом этой обработки, построенное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Микроконтроллер – прибор, конструктивно выполненный в виде БИС и включающий в себя все основные компоненты микроЭВМ; процессор, память программ и данных и, в большинстве случаев, программируемые интерфейсы для связи с внешней средой.

Для реализации УВУ в микроконтроллере должны быть:

• аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;

• контроллеры дисплеев и клавиатур;

• массивы встроенной флэш-памяти;

• встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер;

Примером микроконтроллера, на базе которого возможно реализовать управляющее вычислительное устройство нашей системы, является микроконтроллер Аtmega8.

Его отличительные особенности:

• 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением;

• Прогрессивная RISC архитектура :     130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл      32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения Полностью статическая работа      Приближающаяся к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц) производительность      Встроенный 2-цикловый перемножитель

• Энергонезависимая память программ и данных      8 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash)        Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи      Дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки        Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write)      512 байт EEPROM        Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи      1 Кбайт встроенной SRAM      Программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя

• Встроенная периферия:     Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения      Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения      Счетчик реального времени с отдельным генератором      Три канала PWM      8-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусах TQFP и MLF)        6 каналов с 10-разрядной точностью        2 канала с 8-разрядной точностью      6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP)        4 канала с 10-разрядной точностью        2 канала с 8-разрядной точностью      Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс      Программируемый последовательный USART      Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый) 

От 6 до 8 цифро-аналоговых преобразователей, обеспечивающих 8 и 10-разрядное преобразование данных     Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором      Встроенный аналоговый компаратор

• Специальные микроконтроллерные функции:     Сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания      Встроенный калиброванный RC-генератор      Внутренние и внешние источники прерываний      Пять режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby и снижения шумов ADC

• Выводы I/O и корпуса:     23 программируемые линии ввода/вывода      28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF

• Рабочие напряжения:     2,7 - 5,5 В (ATmega8L)      4,5 - 5,5 В (ATmega8)

• Рабочая частота:      0 - 8 МГц (ATmega8L)      0 - 16 МГц (ATmega8)