47. Алгоритм расчета сигнала управления в замкнутой сис-ме

Разработка алгоритма расчета сигнала управления является важной частью проектирования системы с микропроцессорным управлением и выполняется одновременно с разработкой функциональной схемы системы управления.

Системы управления ЭП по выполняемым функциям делят на 2 класса: системы логического управления и замкнутые системы управления. В случае программной реализации

оба класса систем требуют цикличности работы программного обеспечения, поскольку лишь периодический опрос состояния внешних устройств и периодическое формирование сигналов управления обеспечивают работу системы в реальном времени.

При разработке функциональной схемы системы управления ЭП от МК необходимо вначале определить все функционально необходимые элементы системы, исходя из ее функционального назначения и требований.

Программа формирования управляющего сигнала должна быть циклической, причем каждый цикл должен предусматривать чтение информации с датчиков, расчет соответствующего значения сигнала управления и вывод этого сигнала для воздействия на объект управления. В то же время программа должна обеспечивать правильную начальную установку параметров регуляторов и начальные условия. Поэтому программа управления обычно составляется из двух частей: инициализационной и циклической.

Инициализационная часть содержит операторы, которые определяют типы переменных и их начальные значение. Инициализационная часть выполняется один раз при начальном запуске системы.

Циклическая часть должна предусматривать периодический ввод информации с периферийных устройств и формирование сигналов управления на основании этой информации, вывод значений сигналов управления для воздействия на объект. Циклическая часть повторяется периодически неограниченное количество раз во время функционирования системы и прекращает выполнение с отключением системы.

Содержание программного обеспечения циклической и инициализационной частей замкнутой системы определяется в зависимости от структуры и вида регуляторов, которые необходимо реализовать. Поэтому алгоритм формирования сигнала управления разрабатывается после решения задачи синтеза замкнутой системы.

Задача синтеза замкнутой системы с цифровым управлением может быть решена одним из двух методов – точным либо приближенным. Точный метод приходится применять, когда интервал времени, в течение которого выполняется циклическая часть программы, сравним со временем переходного процесса с синтезированной системе. Тогда дискретные передаточные функции (ДПФ) регуляторов синтезируются на основании ДПФ объекта. Приближенные методы допустимы, если время переходного процесса синтезированной системы в 10 и более раз превышает время выполнения циклической части программы. Чем меньше время выполнения циклической части, тем меньше запаздывание в контуре регулирования, и тогда динамика цифровой системы приближается к динамике непрерывной системы.

При проектировании системы цифрового управления ЭП целесообразно вначале определить допустимое время выполнения циклической части на основании требуемого быстродействия. Это позволяет оценить ориентировочно пригодность конкретного типа МК для выполнения данной задачи управления. После этого, если время выполнения циклической части достаточно мало, можно применить метод синтеза непрерывной системы.

С целью дискретизации сигнала управления, следует перейти к z-преобразованию. Для этого можно использовать различные приближенные выражения, связывающие переменную z и переменную p преобразования Лапласа. На основании разложения в ряд: z=e^pT1+Тр+Т²р²/2! +Т³р³/3!+...1+Тр. Можно приближенно принять z1+Тр.