Системы с программным управлением

Принцип управления с обратной связью и есть основной закон, открытый кибернетической наукой. Он действует в системах самой разной природы: технических, биологических, социальных.

 Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением.

Для функционирования такой системы, во-первых, между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования). Поэтому такой способ управления называют программным управлением.

 Программное управление широко используется в технических системах: автопилот в самолете, автоматическая линия на заводе, ускоритель элементарных частиц в физической лаборатории, атомный реактор на электростанции и пр.

 Входы-выходы алгоритма

Исходные данные могут выбираться из области, называемой областью применения алгоритма. В общем случае алгоритм обработки  информации характеризуется входными и выходными  величинами и может быть представлены в виде (Рис. 7).

Рис. 7 Блок алгоритма обработки  информации

При этом в алгоритме различают два вида входов:  а) сигнальные – по которым подается информация подлежащая обработке; б) настроечные - определяющими параметры настройки алгоритмов.  Так, например, алгоритм интегрирования входного сигнала по времени может представлен в виде (Рис. 8).

Рис. 8 Блок алгоритма интегрирования входного сигнала

Примеры

Алгоритмы PID-регулирования

Алгоритмы управления, в которых чаще всего используются алгоритмы численного дифференцирования - ПД и PID -алгоритмы регулирования: особенности их использования в локальных системах управления, реализация операции дифференцировании в непрерывных и дискретных алгоритмах регулирования, влияние возмущений на качество работы систем с алгоритмами регулирования. Для линейных алгоритмов управления детально разработаны многочисленные прикладные методы исследования (анализа и синтеза), различные расчетные и экспериментальные приемы определения устойчивости, точности и качества процесса управления, а также схемы конкретных технических устройств формирования линейных алгоритмов. при линейном алгоритме всегда вырабатывается сигнал, пропорциональный входной переменной или ее производной.

Математическая обработка информации по различным алгоритмам в контроллере (PLC)

Контроллер имеет алгоритмы ввода-вывода: аналоговый и дискретный ввод-вывод.

Контроллер имеет алгоритмы регулирования: PID-регулирование, PID-регулирование каскадное, программный задатчик, скорость изменения параметра, алгоритм пользовательской панели - 3 индицируемых параметра и задатчик сигналов.

Контроллер имеет алгоритмы обслуживания лицевой панели контроллера.

Контроллер имеет алгоритмы динамических преобразований: интегрирование, дифференцирование, фильтрация, балансировка, ограничение, задержка сигнала.

Контроллер имеет алгоритмы статических преобразований: суммирование, умножение, деление, извлечение квадратного корня, абсолютное значение, среднее, определение максимума, определение минимума, определение экстремума, масштабирование.

Аналого-дискретные преобразования: переключение аналоговых сигналов (мультиплексор), переключение по номеру, компаратор, трехпозиционный переключатель, импульсатор, ШИМ-модулятор.

Логические операции: И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, триггер, регистр с записью по уровню, регистр с записью по фронту, выделение фронта.

Дискретное управление: таймер, счетчик, мультивибратор, шифратор, дешифратор.

Контроллер имеет алгоритмы группового контроля и управления, шагово-этапная программа.

Аналоговый и дискретный алгоритмы PID – регулирования, представленный в виде формул, приведён в лекции 12.