15. Информационные и информационно-управляющие системы. Понятие устойчивости системы. Пид регуляторы, порядок их настройки.
Информационные системы - автоматизированная система, предназначенная для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Информационно-управляющие системы - цифровая система контроля или управления реальным объектом (объект управления). Абсолютно недопустимо - ошибки, зависания программ и несовместимость по электрическим или механическим параметрам. В отличие от информационных систем, приходится работать не с абстрактными, а с реальными объектами.
Особенности информационно-управляющих систем: реальный масштаб времени, надежность (готовность, безотказность, ремонтопригодность).
Устойчивость - способность системы восстанавливать исходное состояние равновесия после снятия внешнего возмущения.
Правильно спроектированная система должна устойчиво работать при всех внешних возмущениях.
Критерии устойчивости:
· Алгебраические-аналитические (критерий Рауса, критерий Гурвица);
· Частотные-графоаналитические (частотные критерии устойчивости это графоаналитические методы, позволяющие по виду частотных характеристик САУ судить об их устойчивости).
ПИД-регулятор:
Управляющий сигнал out = P + I + D
Пропорциональная составляющая P:
err = setpoint – input (ошибка регулироваиия)
P = err*kP
P составляющая исправляет ошибку в текущий момент времени.
Интегрирующая I:
i = i + (setpoint – input)*dt
I = i *kI
I составляющая позволяет привести систему к ровно заданному значению с максимальной точностью (исправляет прошлые накопившиеся ошибки)
Дифференцирующая D:
err = setpoint – input
d = (err – prevErr)/dt
D = d*kD
prevErr = err
D составляющая реагирует на изменение сигнала с датчика, и чем сильнее происходит это изменение, тем большее значение прибавляется к общей сумме.
Нужна для быстрых систем предотвратить сильное перерегулирование и уменьшить раскачку.
Настройка регулятора:
При увеличении kP увеличивается скорость выхода параметра на установленное значение, увеличивается управляющий сигнал.
При увеличении kI растёт скорость компенсации накопившейся ошибки, что позволяет вывести систему точно к заданному значению с течением времени.
При увеличении kD растёт стабильность системы, она не даёт системе меняться слишком быстро.
16. Вычислительная система программно-аппаратных комплексов, основные понятия и определения. Особенности программируемых систем и систем на «жесткой логике».
Электронная система – электронный узел, блок, прибор или комплекс, производящий обработку информации.
Задача – набор функций, выполнение которых требуется от электронной системы.
Быстродействие – показатель скорости выполнения электронной системой ее функций.
Гибкость – способность системы подстраиваться под различные задачи.
Избыточность – показатель степени соответствия возможностей системы решаемой данной системой задаче.
Интерфейс - соглашение об обмене информации, правила обмена информацией, подразумевающие электрическую, логическую и конструктивную совместимость устройств, участвующих в обмене.
Система на «Жесткой логике»
Вычислительная система, алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой системы, настроенную исключительно на одну задачу или (реже) на несколько близких, заранее известных задач. Изменение алгоритма в системе на жесткой логике возможно только путем измены структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему, и или связи между ними.
Преимущества:
Никогда не имеет аппаратурной избыточности, то есть каждый ее элемент обязательно работает в полную силу.
Обеспечивает максимально высокое быстродействие, так как скорость выполнения алгоритмов обработки информации определяется в ней только быстродействием отдельных логических элементов и выбранной схемой путей прохождения информации.
Недостаток:
Для каждой новой задачи ее надо проектировать и изготавливать заново. Это процесс длительный, дорогостоящий, требующий высокой квалификации и исполнителей. А если решаемая задача вдруг изменяется, то вся аппаратура должна быть полностью заменена.