Учебное пособие 1942

Математические выражения, составляющие требуемый закон управления, включают алгебраические операции над действительными числами. Вычислительная сложность алгоритма выражается числом операций умножения, деления, сложения и вычитания с плавающей точкой. Объем вычислительной работы (общее количество машинных операций) используется для получения таких нормативных показателей, как необходимые быстродействие и объем памяти, на основе которых осуществляется выбор управляющей ЭВМ.

Наиболее точно объем вычислительной работы можно определить, используя машинную программу. Однако на этапе выбора управляющей ЭВМ составлять такую программу нецелесообразно; оценку вычислительной работы осуществляют на основе опыта решения аналогичных задач, моделированием или аналитически с использованием схемы алгоритма управляющей программы /27/.

Время Т отработки алгоритма на управляющей ЭВМ можно определить как суммарное время выполнения всех операций

где n у , nд , nс , nв — количество операций умножения, деления, сложения и вычитания, необходимых для отработки алгоритма;

t у , tд , tс , tв — время выполнения соответствующих операций.

В том случае, когда управляющий алгоритм отрабатывается в ходе движения манипулятора, работоспособность системы управления обеспечивается только при выполнении условия

201

Заметим, что общее время выполнения одного процесса не всегда равно сумме времен вычисления и передачи данных.

К примеру, для транспьютера Т800, использующего одну линию связи, Ncom = 0,25. При расчете развязывающих адаптивных воздействий Uар1, Uар2 в соответствии с выражениями (5.47), (5.48) каждый i-й транспьютер передает и получает по линии связи по три вещественных переменных, т.е. всего 6 переменных: qi , q i , qi з , qj , q j и qj з (i j ). Общее количество опера-

ций в уравнениях (5.44) (5.48), необходимых для расчета адаптивного управления Uа i , равно 69. Отношение числа передаваемых переменных к числу операций с плавающей точкой равно 0,087, т.е. транспьютер способен выполнить операции вычисления и передачи данных одновременно.

6.3. Аппаратная реализация устройств сопряжения ЭВМ с исполнительным механизмом робота

При проектировании системы управления манипулятором после выбора управляющей ЭВМ необходимо решить задачу разработки аппаратных средств, обеспечивающих ввод информации с датчиков обратных связей и выдачу управляющих сигналов на исполнительные приводы робота.

В том случае, когда на исполнительном уровне управления используются серийные электроприводы с аналоговым сигналом задания скорости (см. рис. 6.1), требуется разработать модуль связи ЭВМ с датчиками (МСД) и модуль аналогового вывода (МАВыв).

Выработка управляющих воздействий Uзс1 Uзсn, поступающих через МАВыв на исполни-

203

тельные приводы при контурном управлении роботом, осуществляется на основе сравнения сигналов задания обобщенных координат и их первых производных с текущими значениями

аналоговых датчиков скорости (тахогенераторов) и вывода аналоговых управляющих сигналов на регуляторы скорости приводов разработана плата сопряжения с ЭВМ типа IBM /34/, функциональная схема которой приведена на рис. 6.5.

Плата содержит буфер адреса БА, формирователь признака «зона» ФПЗ, дешифратор адреса и управляющих сигналов ДА и УС, приемо-передатчик данных ППД, регистры данных РД0, РД1 РД n , цифро-аналоговые преобразователи ЦАП1ЦАП n , устройство ввода цифровых сигналов УВЦС, аналого-цифровой преобразователь АЦП, мультиплексор аналоговых сигналов МАС и мультиплексор цифровых сигналов МЦС.

Схема обеспечивает обмен данными Д0 Д7 между магистралью IBM и одним из портов ввода-вывода (I/0). Запись данных в регистры РД1 РД n , РД0 осуществляется по сигналам W1 Wn + 1 соответственно адресу А0 А4 в момент появления управляющего сигнала записи IOW. Код, записанный в регистр РД0, определяет номер координаты, с которой в настоящий момент времени происходит обмен данными. Информация в регистрах РД1 РД n задает величину и полярность аналоговых сигналов задания скорости Uзc1 Uзсn, которые формируются с помощью ЦАП1 ЦАП n .

Мультиплексоры МЦС и МАС коммутируют на свои выходы информацию с датчиков перемещения и скорости выбранной координаты. Ввод информации через определенный порт

204

УВЦС осуществляется соответственно адресу А0 А1 в момент появления управляющего сигнала чтения IOR. ФПЗ выдает сигнал «зона», разрешающий работу ППД, ДА и УС при определенной комбинации разрядов А5-А9.

Если формирование управляющих напряжений на якорях двигателей постоянного тока происходит без применения аналоговой техники (см. рис. 6.2), помимо ввода информации в

205

быть построен в соответствии с функциональной схемой, приведенной на рис. 6.6. Преобразователь кода в длительность импульсов состоит из приемников Пр1 Пр4 и пере-

датчика Пд магистрали, дешифратора адреса и управляющих сигналов ДА и УС, триггеров пуска ТгП и знака ТгЗн, двоичного счетчика СТ2, RS-триггера, делителя частоты ДЧ, генератора тактовых импульсов ГТИ и четырех логических элементов «И».

Код адреса AD0 AD12 и управляющие сигналы ALE (фиксация адреса) и W (запись) поступают из магистрали микроЭВМ на ДА и УС, который вырабатывает один из сигналов записи W1 или W2. Под действием сигнала W1 в соответствии с разрядом АD00 триггер ТгП устанавливается в «1», что разрешает прохождение импульсов с выхода делителя ДЧ от генератора ГТИ на линию прерываний INT магистрали, начинается работа преобразователя кода в длительность импульсов.

Запись кода АDOO АDO6 задания управляющего напряжения в счетчик СТ2 и однократный запуск преобразователя осуществляется в цикле «запись» по сигналу W2. В этот момент времени RS-триггер устанавливается в «1» и осуществляется запись разряда АD07 в триггер ТгЗн. На вычитающий вход счетчика СТ2 начинают поступать импульсы с генератора ГТИ. Через определенный интервал времени, соответствующий записанному коду АD00 АD06, RSтригер по сигналу с СТ2 сбрасывается в «0». Сформированный импульс с RS-триггера поступает на вых.1 или вых.2 преобразователя в зависимости от состояния триггера ТгЗн, определяя величину и полярность напряжения на якоре двигателя. Период широтно-модулированного сигнала определяется частотой импульсов на линии INT.

При создании системы управления робота можно воспользоваться уже разработанными платами сопряжения IBM PC с нестандартными периферийными устройствами.

207

В дополнение к аналоговым выходам платы имеются по 16 цифровых выходных и входных каналов с уровнями ТТЛ-логики. Плата РСL-813B обеспечивает ввод аналоговых сигналов по 32 каналам и их измерение в выбранном диапазоне.

Платы PCL-812PG, PCL-818L, PCL-818, PCL-818HG вводят аналоговые сигналы по 16 каналам, обеспечивая измерение напряжения в выбранном диапазоне, позволяют управлять процессом благодаря наличию 1 2 каналов аналогового вывода, осуществляют связь с релейной автоматикой оборудования по 16-ти цифровым выходным и 16-ти цифровым входным каналам с уровнями ТТЛ-логики. Кроме того, они имеют программируемый таймер/счетчик, позволяющий измерять частоту, ширину и число импульсов.

Платы PCL-720, PCL-730, PCL-732, PCL-725, PCL-830, PCL-833 предназначены для управ-

ления замыканием контактов реле, контроля включения/выключения по 8 32 каналам, а также измерения периода, ширины и числа импульсов, генерации импульсов. Ряд плат имеет оптическую изоляцию входов и выходов от силовых цепей, выдерживающую напряжение до 2500 В. У платы PCL-730 16 изолированных входов имеют уровни напряжений до 24 В, а 16 изолированных выходов с открытым коллектором обеспечивают напряжения до 40 В и токи до 0,2 А. Изолированные выходы платы PCL-725 рассчитаны на подключение реле с напряжением 125 В и током 0,5 А.

Таблица 6.1

210