Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программирование технологических контроллеров в среде Unity. Учебное пособие.pdf
151
Y = Y
+ GAIN × dt × (X
old
new
+ X
old
)/2,
где X
Y
old
– входное значение Х на предыдущем цикле сканирования;
old
– выходное значение Y на предыдущем цикле сканирования; dt –
разница времени между предыдущим и текущим циклами сканирования.
• Параметрическое
Параметр Тип данных Значение
MAN BOOL «1»= ручной режим
HALT BOOL «1»= режим останова
X REAL Входное значение
GAIN REAL Коэффициент интегрирования
YMAX REAL Верхний предел ограничения
YMIN REAL Нижний предел ограничения
YMAN REAL Выходное значение при ручном управлении
Y REAL Выходное значение
QMAX BOOL
QMIN BOOL
«1»=Y ≥ YMAX
«1»=Y ≤ YMIN
Детальное описание
Параметрическое описание. Параметризация функционального
блока осуществляется заданием коэффициента интегрирования GAIN
и ограничений YMAX и YMIN для выхода Y.
Передаточная функция имеет следующий вид:
G(p)=GAIN/p.
YMAX и YMIN определяют верхний и нижний пределы ограничения выхода Y. Превышение одного из пределов отображают выходы
QMAX и QMIN:
QMAX=1, когда Y ≥ YMAX;
QMIN=1, когда Y ≤ YMIN.
152
Режимы функционирования. Существует три режима функцио-
HALT
QMAX
QMIN
YMAX
YMIN=0
Y
X
1
0
1
0
1
0
нирования, которые могут быть выбраны параметризацией входов
MAN и HALT (см. блок DELAY).
Автоматический режим. В этом режиме функциональный блок
работает в соответствии с таблицей параметрического представления.
Ручной режим. В этом режиме значение с выхода YMAN выво-
дится прямо на выход Y. Управляемый выход ограничен YMAX и
YMIN.
Режим останова. В этом режиме выход Y хранит последнее зна-
чение, при этом он не обновляется и может быть переписан пользователем. Внутренний буфер продолжает действовать, как описано в автоматическом режиме.
Пример. Переходный процесс интегратора показан на рис. 6.26.
Входной сигнал интегрируется по времени. Для положительных и отрицательных значений Х выход соответственно пропорционально нарастает или спадает. Y всегда находится в пределах YMAX и YMIN.
Превышение одного из этих значений отображается на выходах
QMAX или QMIN соответственно.
Ошибки функционирования
Если YMAX < YMIN, выводится сообщение об ошибке.
Рис. 6.26. Переходный процесс блока INTEGRATOR1
153
6.6.1.3. Апериодическое звено (фильтр) первого порядка (LAG1)
LAG1
MAN
HALT
X
GAIN Y
LAG
YMAN
BOOL
BOOL
REAL
REAL
TIME
REAL
REAL
Параметр
Тип данных
Значение
HALT
BOOL
«1»= режим останова
X
REAL
Входное значение
LAG
TIME
Постоянная времени запаздывания
Y
REAL
Выходное значение
Краткое описание
Функциональный блок представляет собой фильтр первого порядка.
Режимы работы блока: ручной, автоматический режимы и режим
останова.
Представление
• Символическое
Y = Y
где X
Y
old
– входное значение Х на предыдущем цикле сканирования;
old
– выходное значение Y на предыдущем цикле сканирования; dt –
+ dt/(LAG + dt) (GAIN × (X
old
разница времени между предыдущим и текущим циклами сканирования.
• Параметрическое
MAN BOOL «1»= ручной режим
GAIN REAL Коэффициент дифференцирования
YMAN REAL Выходное значение при ручном управлении
new
+ X
old
)/2 – Y
old
),
154
Параметризация функционального блока осуществляется задани-
X
Y
HALT
0
1
0
ем коэффициента дифференцирования GAIN и постоянной времени
LAG.
Передаточная функция имеет следующий вид:
G(p) = GAIN × 1/(1 + p × LAG).
Выход Y отрабатывает единичное входное воздействие Х и стремится к значению X × GAIN экспоненциально: exp(–t/LAG).
Три режима функционирования могут быть выбраны параметризацией входов MAN и HALT (см. блок DELAY).
Автоматический режим. В этом режиме функциональный блок
работает в соответствии с таблицей параметрического представления.
Ручной режим. В этом режиме значение с выхода YMAN выводит-
ся на выход Y.
Режим останова. В этом режиме выход Y хранит последнее зна-
чение, при этом он не обновляется и может быть переписан пользователем.
Пример. На рис. 6.27 представлена реакция фильтра первого по-
рядка на единичное входное воздействие при GAIN=1.
Рис. 6.27. Переходный процесс блока LAG1
155
6.6.1.4. Пропорционально-дифференциальный элемент
LEAD_LAG1
MAN
HALT
X
GAIN Y
LEAD
LAG
YMAN
BOOL
BOOL
REAL
REAL
TIME
TIME
REAL
REAL
Параметр
Тип данных
Значение
MAN
BOOL
«1»= ручной режим
HALT
BOOL
«1»= режим останова
X
REAL
Входное значение
GAIN
REAL
Коэффициент интегрирования
LEAD
TIME
Постоянная времени дифференцирования
LAG
TIME
Постоянная времени запаздывания
YMAN
REAL
Выходное значение при ручном управлении
Y
REAL
Выходное значение
с запаздыванием по времени (LEAD_LAG1)
Краткое описание
Функциональный блок представляет собой пропорционально-дифференциальный элемент с внутренним запаздыванием по времени и
имеет следующие характеристики:
• ручной, автоматический режимы и режим останова;
• определенное запаздывание для Д- части.
Представление
• Символическое
= (LAG × Y
Y
new
+ GAIN) ((LEAD + dt) × X
old
× X
где X
Y
old
– входное значение Х на предыдущем цикле сканирования;
old
– выходное значение Y на предыдущем цикле сканирования; dt –
разница времени между предыдущим и текущим циклами сканирования.
• Параметрическое
)/(LAG + dt),
old
– LEAD ×
new
156
Детальное описание
Параметрическое описание. Параметризация функционального
блока осуществляется заданием коэффициента усиления GAIN, постоянной времени дифференцирования LEAD и постоянной времени запаздывания LAG.
Передаточная функция имеет следующий вид:
G(p) = GAIN (1 + p × LEAD)/(1 + p × LAG).
При достаточно малом шаге сканирования и при ступенчатом изменении входа Х от 0 до 1 выход Y (теоретически) скачком устанавливается на значении GAIN × LEAD/LAG (реально это значение несколько меньше, так как шаг сканирования не неограниченно мал) и
затем стремится к значению GAIN × 1 c постоянной времени LAG.
Режимы функционирования. Три режима функционирования могут быть выбраны параметризацией входов MAN и HALT (см. блок
DELAY).
Автоматический режим. В этом режиме функциональный блок
работает в соответствии с таблицей параметрического представления.
Ручной режим. В этом режиме значение с выхода YMAN выводит-
ся на выход Y.
Режим останова. В этом режиме выход Y хранит последнее зна-
чение, при этом он не обновляется и может быть переписан пользователем.
Примеры. На рис. 6.28–6.30. представлены переходные процессы
данного блока.
На рис. 6.28 представлен переходный процесс при LEAD=LAG. В
этом случае функциональный блок имитирует пропорциональное звено с коэффициентом GAIN.
На рис. 6.29 представлен переходный процесс при LEAD/LAG=0.5
и GAIN=1. В этом случае выход Y скачком устанавливается на значении X × GAIN/2, а затем приближается к значению X × GAIN с постоянной времени LAG.
На рис. 6.30 представлен переходный процесс при LEAD/LAG=2 и
GAIN=1. В этом случае выход Y скачком устанавливается на значении
2 × X × GAIN, а затем приближается к значению X × GAIN с постоянной времени LAG.
157
1
0
GAIN
0
1
0
X
Y
HALT
0
1
0
X
Y
HALT
X
Y
HALT
0
1
0
Рис. 6.28. Переходный процесс блока LEAD_LAG1 при LEAD=LAG
Рис. 6.29. Переходный процесс блока LEAD_LAG1 при LEAD/LAG=0.5
Рис. 6.30. Переходный процесс блока LEAD_LAG1 при LEAD/LAG=2
158
6.6.1.5. Ограничитель скорости первого порядка (LIMV)
LIMV
MAN
HALT
X
RATE Y
YMAN QMAX
YMIN QMIN
YMAX
BOOL
BOOL
REAL
REAL
REAL
REAL
REAL
REAL
BOOL
BOOL
Краткое описание
Функциональный блок представляет собой интегратор скорости с
ограничением выхода.
Скорость изменения входной переменной X ограничена предопределенным значением RATE. Помимо этого, выход Y ограничен YMIN
и YMAX.
Функциональный блок имеет следующие характеристики:
• ручной, автоматический режимы и режим останова;
• управляемая переменная ограничена в автоматическом режиме.
Представление
• Символическое
• Параметрическое
Параметр Тип данных Значение
MAN BOOL «1»= ручной режим
HALT BOOL «1»= режим останова
X REAL Входное значение
RATE REAL Максимальная скорость изменения
YMAX REAL Верхний предел ограничения
YMIN REAL Нижний предел ограничения
YMAN REAL Выходное значение при ручном управлении
159
Окончание таблицы
Параметр Тип данных Значение
Y REAL Выходное значение
QMAX BOOL
QMIN BOOL
«1»=Y ≥ YMAX
«1»=Y ≤ YMIN
Детальное описание
Параметрическое описание. Параметризация функционального
блока осуществляется заданием ограничителя максимальной скорости
RATE и ограничений YMAX и YMIN для выхода Y. Максимальная
скорость определяет, насколько выход может измениться за 1 с. Если
RATE=0, Y=X.
YMAX и YMIN определяют верхний и нижний пределы ограничения выхода Y. Превышение одного из пределов отображают выходы
QMAX и QMIN:
QMAX=1, когда Y ≥ YMAX;
QMIN=1, когда Y ≤ YMIN.
Режимы функционирования. Существует три режима функцио-
нирования, которые могут быть выбраны параметризацией входов
MAN и HALT (см. блок DELAY).
Автоматический режим. В этом режиме функциональный блок
работает в соответствии с таблицей параметрического представления.
Ручной режим. В этом режиме значение с выхода YMAN выводится прямо на выход Y. Управляемый выход ограничен YMAX и YMIN.
Режим останова. В этом режиме выход Y хранит последнее зна-
чение, при этом он не обновляется и может быть переписан пользователем. Внутренний буфер продолжает действовать, как описано в автоматическом режиме.
Пример. На рис. 6.31 показано динамическое поведение функцио-
нального блока. Выходной сигнал Y следует за входным сигналом Х с
максимальной определенной скоростью. Y всегда находится в пределах YMAX и YMIN. Превышение одного из этих значений отображается на выходах QMAX или QMIN соответственно.
Ошибки функционирования. Если YMAX < YMIN, выводится
сообщение об ошибке.
160
HALT
QMAX
QMIN
YMAX
YMIN
Y
X
1
0
1
0
1
0
6.6.1.6. Дифференциатор с запаздыванием (SMOOTH_RATE)
SMOOTH-RATE
MAN
HALT
X
GAIN Y
LAG
YMAN
BOOL
BOOL
REAL
REAL
TIME
REAL
REAL
Краткое описание
Функциональный блок представляет собой дифференцирующий
элемент с запаздыванием по выходу, которое определяется постоянной
времени запаздывания LAG.
Функциональный блок имеет следующие режимы работы: ручной,
автоматический режимы и режим останова.
Представление
• Символическое
Рис. 6.31. Переходный процесс блока LIMV