1. Структура системы цос. Структура систем сбора данных

Рис. 1. Блок-схема цифровой информационно-управляющей системы (ИУС)

1. ОУ с векторами управляющих переменных и фазовых состояний(фазовых координат объекта),- параметрическая функция.

2. Система сбора данных (ССД) обеспечивает предварительное накопление многоканальной информации об объекте. Вектор наблюдений фазовых координат, где функция наблюденияопределяется конструкцией ССД,- погрешности наблюдений. В ССД возможна предвари­тельная цифровая обработка наблюдений.

3. Система обработки информации (СОИ), позволяет по наблюдениям от ССД производить вычисления оценок фазовых координат и параметров, характеризующих состояние объекта управления; СОИ фактически представляет собой ЭВМ, где непосредственно реализуется цифровая обработка сигналов.

4. Система выработки управлений (СВУ), осуще­ствляющей формирование необходимых управляющих воздей­ствий для ОУ по информации от СОИ: .

Рис. 2. Блок-схема системы сбора данных (ССД)

Система датчиков предназначена для преобразования фазовых координат объекта x(t) или параметров p(t) в электрические сигналы - напряжения V(t), в которых содержится информация об объекте.

передаточная функция, связывающая входные и выходные сигналыв частотной области и позволяющие оценить амплитудные и фазовые искажения в наблюдениях с использованием АЧХ. и ФЧХ.

Знание АЧХ и ФЧХ датчиков необходимо для правильного задания режимов работы ССД и возможности оценивания погрешностей при наблюдении фазовых координат или параметров. Рабочий частотный диапазон для таких датчиков соответствует плоскому участку АЧХ; при выборе рабочего диапазона следует учитывать величину фазового запаздывания ФЧХ. Резонансная частота. Перечислен­ные сведения по частотным характеристикам присущи почти всем видам датчиков, практически независимо от их физической природы; здесь не конкретизируется возможный перечень типов датчиков.

Рис. 3. АЧХ и ФЧХ информационных датчиков

Широкополосные усилители-1 (2). Выходные электрические сигналы V(t) от датчиков поступают па входы системы широкополосных усилителей УС₁, с коэффициентами усиления К₁; назначение УС₁ состоит в обеспечении усиления сигналов до стандартного значения: , чаще всего. Частотные характеристики передаточной функции для УС₁, должны быть подобраны таким образом, чтобы для наблюдаемого полезного сигнала в заданном частотном диапазоне амплитудные и фазовые искажения были незначительными.

Противомаскировочные аналоговые фильтры (3). Низкочастотные аналоговые фильтры с передаточными функциями , обеспечивают устранение высокочастотных составляющих для сигналовV₁(t). Подобная аналоговая фильтрация необходима для согласования частоты последующей дискретизации и верхней частоты информационно­го сигнала V₁(t). Для противомаскировочного фильтра АЧХ в рабочей полосе частот коэффициент усиления фильтра равен 1,- частота среза фильтра, может быть регулируемой, в зависимости от частотных свойств сигналов или заданной частоты дискретизации. В высокочастотной области коэффициент усиления близок к нулю.

Рис. 4. АЧХ для противомаскировочных фильтров

Широкополосные усилители-2 (4). Уровень сигналов с выходов противомаскировочных фильтров регулируется широкополосными усилителями УС₂. Эти усилители необходимы для согласования амплитудных диапазонов подвергнутых усилению сигналов V₂(t) и динамического диапазона (по входному напряжению) устрой­ства дискретизации. Коэффициент усиления для УС₂, настраивает­ся, как правило, дискретно.

Мультиплексор (5). Высокочастотный переключатель каналов (электронный коммутатор) реализует с частотой дискретизации ,T — интервал временной дискретизации, подключение датчиков к устройству дискретизации. Входные аналоговые сигналы от усилителей УС₂, - n каналов (по числу датчиков) поступают на мультиплексор, с единственного выхода которого подаются кусочно-постоянные сигналы на вход устройства дискретизации. Временная диаграмма работы мультиплексора для трёх каналов (напряжения V₂₁(t), V₂₂(t), V₂₃(t)) приведена на рис. 5, - время коммутации одного канала. Разумеется,.

Рис. 5. Временная диаграмма работы мультиплексора

Для некоторых задач цифровой обработки, при многока­нальном вводе высокочастотных сигналов необходимо учитывать фазовые сдвиги для информации в дискретизованных сигналах, которые вносятся при мультиплексировании по предлагаемой схеме. Для входных сигналов в мультиплексор необходимо выполнение неравенства: ,определяет рабочий диапазон мультиплексора - выбор уровняV₂(t) (0 с помощью УС_{2 ,}по отношению к должен в максимальной степени реализо­вывать соответствие диапазонов.

АЦП (6). АЦП (устрой­ство дискретизации) преобразует последовательность кусочно-постоянных напряжений от мультиплексора в цифровые коды. Среди существенных для ЦОС параметров АЦП следует отметить: t_АЦП - время преобразования, t_АЦП <∆t_k; L_A – число разрядов кода (не считая знака); - интервал но входному напряжению, соответствующий младшему разряду - ориентировочно позволяет оценить погрешность преобразования. Как правило, АЦП реализуется в виде интегральной микросхемы.

Буферное запоминающее устройство - БЗУ (7). БЗУ обеспечи­вает промежуточное хранение массивов дискретизованных данных от АЦП. Для БЗУ выделим параметры, существенные при реализации сбора данных: (t_БЗУ - время ввода одного кода от АЦП в БЗУ, t_БЗУ < Т/n, объем памяти БЗУ - V_БЗУ в Кб.

ЭВМ (8). Для системы сбора данных ЭВМ реализует управ­ление процессом сбора, а в ряде случаев и предварительную обработку. Настройка параметров отдельных подсистем ССД производится по шине Ш1, обеспечение программного управле­ния процессом ввода дискретных данных в память осущес­твляется по шине Ш2 (рис. 6). Отметим существенные элементы: интерфейс, процессор, ОЗУ - оперативное запоминаю­щее устройство, ДЗУ - долговременное запоминающее устрой­ство (жёсткий диск, гибкий диск, накопитель на магнитной ленте).