2 Техническое проектирование срв

2.1 Разработка диаграммы задач

Наш объект управления представляет собой сложный механизм, состоящий из нескольких комплексов элементов, которые работают независимо друг от друга. Поэтому целесообразно выделить в составе единого процесса управления мехатронной системой несколько задач, независимых друг от друга, но связанных между собой каналами передачи данных.

В результате исследований объекта управления мы разбили весь процесс управления на три уровня иерархии и выделили несколько задач.

Можно выделить следующие условия выделения задач:

– ОУ имеет несколько отдельно управляемых частей;

– в процессе управления есть несколько явно выраженных функций;

– управление разделено на несколько уровней иерархии;

– управляющие действия имеют различный характерный масштаб времени;

– в процессе управления необходимо ожидать некоторого условия, не прекращая управления другими процессами ОУ.

На данном этапе разработки необходимо:

1) выделить и обозначить (задать имя и числовой идентификатор) каждую задачу;

2) определить функции выполняемые каждой задачей;

определить какие данные являются входными и выходными для каждой задачи;

определить на каком уровне иерархии находится задача и как она связана с другими задачами системы;

определить качественно, как часто должна выполняться задача и сколько машинного времени она будет потреблять.

В графической форме перечисленные выше пункты должны быть представлены в виде диаграммы задач – структурной схемы, содержащей обозначения задач и взаимосвязей между задачами. Все взаимосвязи должны быть обозначены и описаны. Также должны быть показаны связи с аппаратными средствами ОУ (входы и выходы).

OP. Задача представляет собой визуальный интерфейс для удобного взаимодействия с оператором. По сути дела, это единственная задача, с которой оператор может каким-либо образом взаимодействовать. Так как по заданию мы реализуем программу следящего управления, то с помощью OP будет задаваться следующая точка позиционирования непосредственно, с помощью устройства указания, а затем в структурированном виде посылаться команды обработчику.

Функции данной задачи следующие:

• загрузка и проверка на наличие ошибок сценариев работы;

• структурирование и отправка параметров по специальному каналу интерпретатора данных;

• отображение параметров текущего состояния ОУ;

• предоставление оператору визуальных средств для удобного управления МС.

Входными данными для задачи OP являются сценарии работы МС в виде задаваемых с помощью устройства указания оператором точек позиционирования, регистрируемых посредством визуальных компонентов ввода. Со стороны основного процесса поступают данные о текущих координатах X_c и Y_c, а также мгновенной скорости каждого двигателя V_x и V_y.

В качестве выходных данных выступают целевые координаты X_t и Y_t.

Так как задача OP создана для взаимодействия с человеком, она находится на высоком уровне иерархии и является перемежающейся.

MoveX. Задача управления скоростью ШД. Предназначена для управления скоростью вращения ШД и текущей координатой выходного звена по оси X.

Функции:

• расчет временных интервалов каждого из режимов движения;

• расчет мгновенных значений ускорения, скорости, координаты X;

• управление фрикционным тормозом по координате X;

• выдержка времени стоянки.

Входными данными задачи является целевая координата X_t.

Выходными являются значение скорости ШД

Расчет временных характеристик производится с использованием типов данных с плавающей точкой, поэтому задача очень требовательна к машинному времени и относится к непрерывным задачам.

Step X. Задача формирующие скорость, это задачи отвечающие за формирование значения скорости для ШД.

Входными параметрами являются сигнал сброса счетчика шагов, количество шагов и скорость двигателя. Выходными данными являются значения состояний фрикционного тормоза B0 по координате X и сигналы на выводы параллельного порта, обозначенные как массив из четырех выходов BSM[4].

MoveY. Задача управления скоростью ДПТ, задает направление и значение скорости вращения ДПТ.

Выполняемые функции:

• формирование значения разряда порта, определяющего направление вращения;

• формирование значений разрядов порта, определяющих выбор скоростного режима;

• определение мгновенной скорости вращения;

• расчет временных интервалов на этапе разгона для инерционной оценки выходного звена;

• управление фрикционным тормозом по координате Y.

В качестве входных данных задачи служат целевая координата Y_t,, а также значение текущей координаты Y_c, полученное от задачи подсчета импульсов.

На выходе задача MoveY имеет:

• значение состояния фрикционного тормоза B1 по координате Y;

• значение разряда порта SR, определяющего направление вращения ДПТ;

• значение разряда порта S, определяющего скоростной режим ДПТ (низкий, средний, высокий, отсутствие подачи напряжения).

Данная задача также содержит достаточно сложные расчеты, как и задача управления скоростью ШД, и может считаться непрерывной задачей с высоким потреблением процессорного времени.

Goto0_X. Задача выхода в ноль выходного звена по координате X. Напоминает задачу управления скоростью ШД MoveX. Однако в отличие от последней движется только в отрицательном направлении и переходит в режим торможения и останова согласно сигналам датчика снижения скорости. Когда значение сигнала датчика начального положения устанавливается в единицу, считается, что выходное звено находится в начале координат и текущая координата X_c обнуляется.

Входные данные:

• значение датчика снижения скорости SS;

• значение датчика начального положения для координаты X PSP0.

Выходные данные:

• значение состояния фрикционного тормоза B0 по координате X;

• сигналы на выводах параллельного порта к обмоткам ШД BSM[4].

Goto0_Y. Задача выхода в ноль выходного звена по координате Y. Производит движение выходного звена в отрицательном направлении по координате Y пока значение датчика начального положения не будет равно единице. После остановки выходного звена текущая координата Y_c обнуляется.

Входными данными является значение датчика начального положения по координате Y PSP1.

Выходные данные:

• значение состояния фрикционного тормоза B1 по координате Y;

• значения разряда порта SR, определяющего направление вращения ДПТ;

• значение разряда порта S, определяющего скоростной режим ДПТ (низкий, средний, высокий, отсутствие подачи напряжения).

• текущая координата Y_c, равная нулю.

Encoder. Задача для подсчета текущей координаты Y_c. Задача Encoder опрашивает значения однофазногофазного импульсного датчика положения и подсчитывает количество импульсов выходного узла.

В качестве входных данных служат один разряд параллельного порта, отвечающие за вход сигналов с импульсного датчика положения, условно представленные массивом PPS[].

На выходе Encoder имеет подсчитанную координату Y_c.

Данная задача работает непосредственно с датчиком, поэтому она занимает низкий уровень иерархии. Вследствие малых расчетов она требует мало процессорного времени, однако должна выполняться с большой частотой для отслеживания импульсов без потерь.

Задача I/O в нашем случае отсутствует, так как остальные задачи среднего и низкого уровней взаимодействуют с устройством ввода/вывода напрямую, формируя готовые сигналы, которые впоследствии нужно только усилить.

Таким образом, описанные задачи составляют комплекс управления МС. И теперь на основе всего вышесказанного мы можем построить диаграмму задач системы управления мехатронным объектом. Диаграмма задач представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Диаграмма задач системы управления мехатронным объектом