книги из ГПНТБ / Плиско В.А. Электронные машины в военном деле

Однако в ряде случаев непосредственное включение ма­

шины в систему •автоматического управления является неже­ лательным. Это имеет место при осуществлении автоматиче­ ского управления движением таких объектов, как самолет, корабль и т. п.

Здесь непосредственное включение машины в цепь авто­

матического регулирования могло бы (при наличии помех или неисправной работе машины) вызвать опасные движе­ ния управляемого объекта.

При параллельном включении машина в этих случаях вырабатывает сигналы поправок. Величина и характер по­ правок выбираются таким образом, чтобы исключить воз­ можность опасных движений.

Рассмотрим работу выходных преобразователей для каж­ дого из способов включения машины в цепь автоматического управления.

Схема непосредственного включения машины показана на рис. 13 Здесь счетчик и регистр в начальном положе­

нии устанавливаются в нулевое положение.

Рис. 13. Непосредственное включение ЭЦМ в цепь системы автоматического управления

В машину вводятся данные, на основании которых она рассчитывает параметры движения управляемого объекта.

Цифровой код, изображающий, например, расчетный курс,

29

системы автоматического управления импульсы от генера­ тора через клапаны К> и Кг и счетчик подаются на шаговый

двигатель. Такой двигатель совершает поворот на один и тот же угол при подаче на него одного сигнала. В соответствии с величиной рассчитанного курса на двигатель подается такое число импульсов, чтобы он повернулся на угол, пропорцио­ нальный рассчитанному курсу. Сигналы после клапанов Ki и

К2 поступают на счетчик, где запоминается значение по­ правки курса, подсчитанной в данном цикле работы машины.

С помощью счетчика и следящей системы обеспечивается

выдерживание заданного курса.

Клапаны Ki и К2 открываются сигналами управления «поправка курса» и «изменение курса». Последний сигнал подается, если необходимо задать новый курс движения.

Если необходимо внести поправку в заданный курс, то подается только сигнал «поправка курса». Поправка отра­ батывается шаговым мотором в виде определенного угла по­ ворота, т. е. совершается преобразование типа «цифра — угол».

Рис. 14. Параллельное включение машины в систему автоматического управления самолетом

На рис. 14 показано параллельное включение машины в цепь автоматического управления самолетом. Здесь направ­ ление движения задается отдельным устройством, например,

компасом (на рис. 12, б компас обозначен как датчик поло­ жения органа управления), а ЭЦМ рассчитывает и вводит в .следящую систему только поправку курса. Работа такого

устройства рассмотрена в описании универсальной самолет­ ной ЭЦМ (разд. «Наземные и бортовые авиационные си­ стемы»).

30

Далее познакомимся с тем, как ЭЦМ ведет расчеты при автоматическом управлении объектом.

Назначение ЭЦМ в такой системе — реализация алго­ ритма решения поставленной задачи. (Слово «алгоритм» в

математике сокращенно обозначает точное предписание о выполнении в определенном порядке некоторой системы опе­ раций для решения всех задач заданного типа.)

К простейшим алгоритмам относятся, например, правила выполнения арифметических действий. Алгоритмы задаются в виде словесных предписаний или же разного рода формул

исхем.

Вкачестве примера составим алгоритм простейшего ва­ рианта задачи автоматического наведения снаряда на цель

(рис. 15).

Рис. 15. График простейшей задачи прицеливания:

Для повышения точности поражения целей некоторые со­ временные типы снарядов имеют устройства автоматического наведения на цель ’. Такие снаряды называются самонаво-

дящимися. Аппаратура самонаведения включает приборы регистрации положения снаряда относительно цели и си­ стему автоматического управления полетом снаряда, дей­ ствующую на основании управляющих сигналов от счетно­ решающих приборов.

Счетно-решающие приборы систем управления самонаводящихся снарядов могут быть построены на различных прин­ ципах', в том числе и на основе техники ЭВМ. Положение снаряда относительно цели часто определяется радиолока-

1 Журнал «Aviation Daily», № 20, 1957.

31

ционным способом. В этом случае снаряд снабжается специ­ альной радиолокационной станцией.

Для выполнения задачи точного поражения цели снаряд в течение всего своего полета должен быть направлен на

цель, для чего антенна радиолокационной станции в свою

очередь должна быть точно направлена на цель.

Для обеспечения самонаведения необходимо решить за­ дачу, с какой скоростью снаряд должен поворачиваться от­ носительно своей продольной оси, чтобы быть направленным все время на цель, и какой при этом угол между вертикалью

и линией снаряд — цель должен выдерживаться в процессе самонаведения.

Из рис. 15 видно, что искомые скорость и угол соответст­

венно равны

Последние выражения представляют собой алгоритм ре­ шения поставленной задачи, изображенный в виде формулы.

Этот же алгоритм можно задать и в виде последователь­ ности указаний, приведенной в табл. 2.

Таблица 2

h

1 Измерение величин W, h, Н. Деление — . Умноже-

п

h

ние W —— . Переход к указанию 2

Н

2 Поворот снаряда со скоростью V. Умножение WT.

„^Т „

32

ками 8 и 9. Сигналы на этих входах обеспечивают поворот снаряда соответственно вниз или вверх.

Для решения рассматриваемой задачи на ЭЦМ необхо­

значаются номерами ячеек накопителя, где они хранятся, а

коды операций выражаются определенными числами (напри­ мер, сложение — 01, умножение — 02 и так далее). Номер ячейки накопителя, в котором хранится данное число или команда, называют адресом этого числа или команды. Для простоты обозначим адреса чисел нашей задачи буквен­ ными выражениями этих чисел, а коды операций будем за­

писывать в виде соответствующего арифметического или ло-

гического действия.

Запишем полученный алгоритм (указанный в табл. 2) по­ ставленной задачи в виде программы вычислений для ЭЦМ

(табл. 3).

По командам «п», «п + 1», «п + 2», «п + 3» и «п + 4» рассчитываются величины V и <ррасч-

По команде «п + 5» (сравнение) действительный угол наклона снаряда 'Рдейств сравнивается с расчетным значе­ нием ЭТОГО угла 'Ррасч-

Сравнение может выполняться путем вычитания вели­ чины '-рраоч из величины ?действ-

Результат сравнения воздействует на специальную схему (назовем ее дешифратор признака), которая вырабатывает сигнал признака, если величины углов 'рраоч и 'рдейотв равны друг другу, т. е. результат сравнения равен нулю.

34

кость выполнения программы. Далее выполняется одна из

управления поворотом снаряда. По команде «п. 4- 8» управ­ ление передается (вне зависимости от сигнала признака) на команду «п + 5», по которой снова сравниваются значения углов <ррасч и ?действ. Если они окажутся неравными, то будет повторен описанный цикл работы системы управления. Ко­ гда же системой управления снаряд будет приведен в поло­ жение, характеризуемое равенством углов <рраоч и <рдейСтв, вы­ рабатывается сигнал признака. Команда «условная пере­ дача управления» передаст управление на команду «л», и

£нова начнется расчет угла наклона снаряда.

На рис. 17 представлена функциональная схема ЭЦМ,

поясняющая последовательность выполнения составленной программы вычислений.

Здесь дешифратор накопителя служит для выборки по посылаемому в него коду адреса числа или команды соот­ ветствующих чисел или команд.

Счетчик команд хранит номер ячейки накопителя, где на­

ходится команда, которую нужно выполнить.

В блоке регистра команд запоминается команда, выпол­ няемая в данном рабочем такте * машины.

В дешифраторе кодов операций на основе кода опера­ ции вырабатываются сигналы, обеспечивающие выполнение заданной операции.

Дешифратор сигнала признака вырабатывает при опре­

деленных условиях сигнал признака, при наличии которого

изменяется ход вычислений.

При начальном включении машины первая команда про­ граммы вычислений (в нашем случае команда «п») посы­ лается из накопителя на регистр команд (РК). В счетчике команд фиксируется номер этой команды. Далее адрес пер­ вого числа из РК подается на дешифратор накопителя, по этому адресу первое число выбирается из соответствующей ячейки накопителя и поступает в арифметическое устройство

Таким же образом выбирается и второе число.

♦ Такт—время, в течение которого выполняется машиной одна операция.

36

Сигналы

чисел

Рис. 17. Функциональная схема электронной цифровой машины

Затем в соответствии с кодом операции на дешифраторе операций вырабатываются управляющие сигналы. Они ком­

мутируют цепи машины так, что выполняется заданная опе­ рация, прибавляется единица к коду на счетчике команд

(там вместо числа п станет число п + 1). Кроме того, код адреса результата посылается на дешифратор накопителя и результат выполненной операции переписывается из ариф­ метического устройства в соответствующую ячейку накопи­

теля. Наконец, в заключение данного рабочего такта машины будет установлен на нуль регистр команд и на него из нако­ пителя передается код команды, которая должна выпол­ ниться в следующем такте. В начале следующего такта в со­

ответствии с данными счетчика команд (там число п + 1) передается на регистр команд команда «п + 1» и так далее.

Последовательность выполнения команд изменяется при командах «безусловная передача управления» или «услов­ ная передача управления».

В первом случае гасится код на счетчике команд и на него передается код первого адреса с регистра команд.

37

Поэтому в следующем такте будет выполнена команда, код

которой был указан в первом адресе команды «безусловная

передача управления».

Во втором случае код на счетчике команд гасится и в за­ висимости от наличия или отсутствия сигнала признака с ре­ гистра команд на счетчик будет передан соответственно код второго или первого адреса и в следующем такте будет выполнена соответствующая операция.

Нами рассмотрено решение простейшей задачи прицели­ вания с помощью электронной модели ЭМ и ЭЦМ. На этих примерах можно отметить характерные различия между двумя этими типами электронных вычислительных машин. ЭМ при данном составе блоков и их соединении способна решать только данную конкретную задачу. ЭЦМ в указан­ ном выполнении может решать и любые другие задачи, для чего необходимо только сменить программу вычислений или соответственно расширить имеющуюся программу.

Характерным является также и различие в скорости ра­ боты этих двух типов ЭВМ.

ЭМ работают, как говорят, в натуральном масштабе вре­

мени.

Задержка здесь определяется однократным прохожде­

нием напряжения через электронные схемы, так как все не­ обходимые операции выполняются одновременно парал­ лельно работающими блоками (каждая операция расчета выполняется отдельными блоками).

Получаемая задержка не превышает времени срабаты­ вания органов управления управляемого объекта, и поэтому на ЭМ результаты расчетов в каждый момент времени соот­ ветствуют значениям исходных величин в этот момент. Это и означает работу ЭМ в натуральном масштабе времени.

В отличие от указанного выше операции на ЭЦМ дол­ жны производиться гораздо быстрее по сравнению с посту­ плением исходных данных, потому что все операции в ЭЦМ производятся на одном и том же устройстве (арифметиче­ ском) и каждая из операций занимает конечное время. По­ этому для того чтобы выполнился цикл вычислений из п опе­ раций, каждая длительностью t, потребуется время nt.

Для нормальной работы системы управления необхо­ димо, чтобы это время nt не превышало периода Т регулиро­ вания системы управления.

Период регулирования системы управления — время, по

истечении которого орган управления занимает устойчивое

35