УП_Моделирование_САР

алгоблока - приемника и нажать клавишу « ↑», засветится поле N2. 3. В поле N2 с помощью клавиш « », « » набрать номер входа алгоблока - приемника и нажать клавишу « ↑», после этих действий в поле С засветится « точка», само же поле С будет

оставаться темным.

4. Если нужно установить инверсию, то следует нажать клавишу « А», в поле С в этом случае появиться знак «-», сбросить этот знак можно нажатием клавиши « ». Если инверсия не нужна, то поле С следует просто пропустить, нажав клавишу « ↑». В любом случае после нажатия этой клавиши засветится по-

ле N3.

мер выхода алгоблока - источника и нажать клавишу « ↑». После этого вся информация будет занесена в память контроллера и все поля, кроме N1, погаснут. Далее можно продолжить работу в процедуре « КОНФ» по программированию новых связей алгоблоков.

3.4 Настройка алгоритмов

На этом этапе на настроечные входа алгоритмов задаются численные значения. Величины численных значений на настроечных входах указаны в таблице 7 – « Настройка алгоритмов».

1.Для перехода в режим настройки алгоритмов с помо-

щью клавиш « ←» « →» пульта настройки выбрать процедуру

алгоблока, в который помещен настраиваемый алгоритм, и нажать клавишу « ↑», засветится поле N2.

3. В поле N2 с помощью клавиш « », « » указать номер настроечного входа и нажать клавишу « ↑», засветится поле X.

В поле X с помощью клавиш « », « » набрать нужное значение параметра настройки и нажать клавишу « ↑». После этого настроечное значение параметра будет занесено в память контроллера, а все поля пульта настройки, кроме N1, погаснут. Далее можно перейти к установке следующего параметра настройки.

4. Порядок перевода контроллера в режим «работа»

После выполнения действий по программированию контроллера осуществляется его включение в режим « работа», в котором

9

производится выполнение программы. Перевод в режим « работа» осуществляется нажатием и кратковременным удержанием комбинации клавиш « ↓» + « ←». О переходе в режим работы свидетельствует зажигание ЛИ « работа». Если в режиме « работа» загорается индикатор « ОШ» - это свидетельствует о возникновении программной или аппаратной ошибки в работе контроллера. Код (коды) ошибки можно просмотреть в процедуре « ОШ».

4.1 Контроль выходных сигналов

Контроль выходного сигнала любого алгоблока осуществляется в процедуре « ВЫХ». Для этого производится выполнение следующих действий.

1. Для перехода в режим контроля выходных сигналов алгоритмов с помощью клавиш « ←» « →» пульта настройки выбрать процедуру « ВЫХ» и ввести её в работу нажатием на клавишу « ↑». После этого на пульте настройки засветится поле N1.

2. В поле N1 с помощью клавиш « », « » указать номер алгоблока, выходной сигнал которого, необходимо контролировать и нажать клавишу « ↑», засветится поле N2.

3. В поле N2 с помощью клавиш « », « » указать номер выхода алгоблока, на котором необходимо контролировать выходной сигнал и нажать клавишу « ↑», засветится поле X, в котором будет индицироваться численной значение выходного сигнала.

4.2Изменение параметров настройки алгоритмов

Врежиме « работа» параметры настройки можно изменять только на тех настоечных входах, которые установлены как коэффициенты. Установка коэффициентов осуществлялась при программировании контроллера в процедуре « КОНФ». Коэффициентами были заданы входы алгоблоков на которые задаются сигналы

Х1; Х2, Х3. В остальном изменение параметров настройки в режиме « работа» будет производиться аналогично режиму « программирование».

5.Порядок выполнения лабораторной работы

1.Включить установку.

2.Включить пульт настройки, переведя выключатель пульта расположенный с обратной стороны пульта настройки в положение "ВКЛ".

3.Перейти в режим программирования путем одновремен-

ного нажатия клавиш ↓ + → и обнулить контроллер.

10

4.Выполнить процедуры: "Алгоблоки", "Конфигурирование"

и"Настройка", используя заполненные заранее таблицы 5, 6 и 7. Данные по настроечным коэффициентам получить у преподавателя или из таблицы 8. Табличные данные заносить в оперативную память построчно. Вызов каждой процедуры производится

нажатием клавиши ↑ ПН-21. Изменение параметра производится с помощью клавиш и (соответственно увеличение, и уменьшение вводимого параметра), последнее нажатие клавиши ↑ для каждого параметра - запись в оперативную память.

5.Перевести контроллер в режим « работа» и проконтролировать коды ошибок контроллера.

6.Перейти в режим контроля сигнала Y на выходе 01 алгоритма 03.

7.В режиме « НАСТР» изменить значение сигналов Х1; Х2,

Х3 и проконтролировать выходную величину Y.

8.Повторить пункт 7 для всех заданных значений сигналов

X1, Х2, Х3.

9.Свести полученные результаты в таблицу следующего

вида:

Сигнал X1,% Сигнал Х2, % Сигнал Х3, % Выходной сигнал Y

10.Объяснить полученные результаты

6.Оформление отчета

Отчет по выполненной лабораторной работе должен содер-

жать:

1.Краткое описание порядка работы с микропроцессор-

ным контроллером в режиме « программирование» и в режиме

«работа».

2.Описание алгоритмов СУМ(42), УМД(44), КОР(45), МСШ(55) библиотеки алгоритмов статических преобразований.

3.Схему конфигураций алгоритмов, таблицы « Состав конфигураций», « Конфигурирование алгоблоков» и « Настройка алгоритмов»

4.Порядок программирования контроллера.

5.Таблицу полученных результатов.

6.Вывод по работе.

7.Выполнить пункт 7 самостоятельно.

11

7.Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки

1.Дайте понятие алгоритма и алгоблока.

2.Объясните смысл процедур « Алг», « Конф», « Настр».

3.Поясните порядок занесения алгоритмов в алгоблоки.

4.Поясните порядок конфигурирования.

5.Дайте понятия связного и свободного конфигурирования.

6.Поясните отличия между настроечными входами алгоритма, установленными как константы и как коэффициенты.

7.Поясните порядок настройки алгоритмов.

8.Какие алгоритмы из библиотеки алгоритмов производят статическую обработку сигналов?

9.Назовите и дайте понятия реквизитов алгоритма.

8.Задание для самостоятельной работы

Составьте схемы конфигураций алгоритмов для вычисления следующих функций:

12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Изучение алгоритмов динамических преобразований на примере моделирования объекта управления

Цель работы:

1.изучить алгоритмы динамических преобразований;

2.произвести моделирование объекта управления и оценить его динамические характеристики.

1.Алгоритмы динамических преобразований

В библиотеке алгоритмов содержаться алгоритмы, выходной сигнал которых зависит не только от текущего значения сигналов на сигнальных и настроечных входах алгоблока. Но как от текущего реального времени, отсчитываемого процессором контроллера

врежиме « работа», так и начального значения выходного сигнала

вмомент времени после перевода контроллера из режима « программирования» в режим « работа».

Работа таких алгоритмов происходит в динамике или в течение всего времени работы программы. К этим алгоритмам относят алгоритмы численного вычисления функций содержащих производную входного параметра в качестве аргумента. К алгоритмам динамического преобразования относятся:

13

1.ИНТ(33) – Интегрирование

2.ДИФ(34) – Дифференцирование

3.ФИЛ(35) – Фильтр

4.ДИН(36) – Динамическое преобразование

5.ДИБ(37) – Динамическая балансировка

6.ОГС(38) – Ограничение скорости

7.ЗАП(39) – Запаздывание

Рассмотрим более подробно некоторые алгоритмы динамических преобразований.

1.1 Алгоритм ИНТ (33) – интегрирование

Алгоритм используется для интегрирования и (или) запоминания сигнала. Алгоритм представляет собой интегрирующее звено, выходной, сигнал которого определяется в соответствии с выражением:

τ

Y(τ) = 1 ∫ X(τ)dτ + X нач Tи 0

где X – сигнал на основном (сигнальном) входе алгоритма;

Ти – постоянная времени интегрирования; τ – текущее время; ХНАЧ

– начальное значение (при τ = 0) выходного сигнала алгоритма. Алгоритм содержит пороговый элемент. Если выходной сиг-

нал Y < Хпор, где Хпор – уставка порогового значения, то дискретный сигнал на выходе порогового элемента D = 0. Если Y ≥ Хпор,

то D = 1.

Функциональная схема алгоритма представлена на рисунке 6. Назначение входов и выходов алгоритма представлено в таблице 9.

Рис. 6. Функциональная схема алгоритма ИНТ(33) – интегратор

14

В алгоритме предусматривается установка начальных условий. Если дискретный сигнал на входе алгоритма СНАЧ = 0, то выполняется основная функция интегратора. При СНАЧ = 1 интегратор переходит в режим установки начальных условий, при этом Y = ХНАЧ. В частном случае при ХНАЧ = 0 алгоритм обнуляется.

Алгоритм относится к группе следящих алгоритмов. Вход X и выход Y – каскадные. Если на выход Y поступает команда отключения со значением начальных условий Y0, интегральная ячейка отслеживает это значение, при этом пороговый элемент продолжает нормально работать. Через каскадный вход X команда отключения и значение обратного счета Х0 транслируются предвключенному алгоритму.

1.2 Алгоритм ФИЛ (35) – фильтр

Алгоритм используется для фильтрации высокочастотных помех, а также для динамической коррекции. Фильтр, имеющий порядок выше первого, можно получить путем последовательного включения нескольких алгоритмов ФИЛ(35). Входы-выходы алгоритма ФИЛ(35) и его функциональная схема приведены в таблице 10 и на рисунке 7 соответственно.

Алгоритм является фильтром нижних частот первого порядка и представляет собой инерционное звено первого порядка. Его выходной сигнал определяется в соответствии с выражением:

где ТФ – постоянная времени фильтра.

Алгоритм не инициализирует обратный счет, но если по инициативе других алгоритмов на каскадный вход Y поступает ко-

15

манда отключения со значением начальных условий Y0.

Эти сигналы через каскадный вход X транслируются предвключенному алгоритму. Ячейка фильтра при отключении заряжается до значения Y0.

Модификатор m в алгоритме отсутствует, масштаб времени МВ = 00, 01.

Рис. 7 Функциональная схема алгоритма ФИЛ(35) – фильтр

1.3 Алгоритм ЗАП (39) – запаздывание

Алгоритм моделирует звено чистого запаздывания и используется для введения динамической коррекции или для моделирования динамических свойств объекта управления.

Алгоритм содержит несколько (до 12) ячеек памяти. Число этих ячеек 0<m<12 задается модификатором.

По каждой команде отсчета происходит "проталкивание" сигналов через ячейки памяти: в первую ячейку записывается текущее значение входного сигнала X, значение, ранее записанное в первой ячейке, пересылается во вторую ячейку, предыдущее значение, записанное во второй ячейке, пересылается в третью ячейку и т.д. Текущее значение последней ячейки является выходным сигналом.

Таким образом, текущее значение входного сигнала X поя-

16

вится на выходе Y через m отсчетов. При этом выходной сигнал Y

будет запаздывать относительно сигнала X на время m T, где Т

– интервал времени между отсчетами (при условии, что этот интервал постоянен). Если m = 0, то всегда Y = X. Входы-выходы алгоритма ЗАП(39) приведены в таблице 11, его функциональная схема приведена на рисунке 8.

Рис. 8 Функциональная схема алгоритма ЗАП(39) – запаздывание

Команда отсчета может поступать либо от внутреннего таймера, либо извне – на вход СОТС. В последнем случае отсчет осуществляется по переднему фронту сигнала СОТС. Алгоритм имеет дискретный вход СРЕЖ. Если СРЕЖ = 0, то управление ведется от внутреннего таймера, если СРЕЖ = 1 – то от внешней команды СОТС.

В момент отсчета (в любом режиме) на дискретном выходе DОТС на время, равное одному циклу работы контроллера (т.е. на время от 0,2 до 2 с.) формируется сигнал DОТС = 1. В остальное время DОТС = 0. Этот выход позволяет включать алгоритмы

17

ЗАП(39) последовательно, увеличивая время запаздывания без увеличения времени квантования входного сигнала. Для этого выход DОТС каждого предыдущего алгоритма ЗАП(39) соединяется с входом СОТС каждого последующего алгоритма ЗАП(39), причем в последующих алгоритмах используется внешнее управление отсчетами.

При управлении от внутреннего таймера интервал времени между отсчетами (период квантования) задается с помощью настроечного входа Т. Значение Т < Т0 (Т0 = 0,2–2 с – время цикла работы контроллера), алгоритм воспринимает как Т=Т0.

При сигнале "сброс" (ССБР = 1) ВО все ячейки памяти записывается сигнал на входе X, при этом Y = X (т.е. запаздывание отсутствует). Если используется внешнее управление и сигналы ССБР = 1 и ССБР=1, то после снятия сигнала "сброс" происходит однократное проталкивание (т.е. такая ситуация воспринимается алгоритмом как приход переднего фронта сигнала СОТС). Аналогично ведет себя алгоритм, если при СОТС = 1 осуществляется переход от внутреннего к внешнему управлению (т.е. выполняется переход от

СРЕЖ = 0 К СРЕЖ = 1).

При управлении от внутреннего таймера время чистого запаздывания определяется выражением: τзап = m T .

Если m = 0, то Y = X и DОТС = 0.

Для того чтобы при сохранении требуемого значения τзап уменьшить период квантования входного сигнала, следует уменьшать время Т и увеличивать значение модификатора т. Если требуемое значение m > 12, следует использовать несколько алгоритмов запаздывания, включенных последовательно. В этом

где mi, Тi – соответственно модификатор и параметр Т для i-гo алгоритма запаздывания, включенного в последовательную цепочку.

Если значения m и Т у каждого алгоритма одинаковы, общее время запаздывания равно: τзап = m T n , где n - число после-

довательно включенных алгоритмов запаздывания.

Алгоритм не инициирует обратный счет, но если по инициативе других алгоритмов на каскадный выход Y пришла команда

18