3.8. Анализ и синтез сау методом корневого годографа
Исследуем САУ с передаточной функцией разомкнутой системы:
Создадим zpk-объект, найдем полюса и нули разомкнутой системы:
Рис. 26. Переходный процесс.
При
помощи инструмента sisotool
находим критический коэффициент
усиления, при котором система находится
на грани устойчивости: 
.
Переходный процесс такой системы
изображен на рис. 26.
3.9. Определение полиномиальной регрессии (аппроксимации) статических данных
Цель работы – определить функции регрессии (аппроксимации) и оценить значение непрерывной выходной переменной по значениям входных переменных.
Регрессия
– зависимость среднего значения
какой-либо величины от некоторой другой
величины или нескольких величин. При
функциональной зависимости 
каждому значению независимой переменной
x
соответствует одно определенной значение
y.
При регрессионной связи одному и тому
же значению x
могут соответствовать (в зависимости
от случая) различные значения y.
Если при каждом значении x=xi
наблюдается
ni
значений yi1,
… , yin
величины y,
то зависимость средних арифметических
от xi
и будет регрессией в статическом
понимании этого термина.
Пусть некоторая зависимость y(x) задана векторами координат ее точек:
На рис. 27 показан график регрессии.
Рис. 27. График регрессии (аппроксимации).
Рис. 28. Обработка табличных данных в графическом окне.
Оценка погрешности.
Рис. 29. Данные обработки со столбцовым графиком погрешности.
4. Универсальный программно-технический комплекс «Пилон»
Комплекс «ПИЛОН» АВЛБ.421439.005 предназначен для измерения и обработки сигналов, поступающих от датчиков, установленных на технологическом оборудовании, формирования автоматизированных (и ручных) команд воздействия на объекты управления и регулирования, измерения и учета параметров технологических процессов, диалогового интерфейса оператора с управляемыми машинами.
Область применения – автоматизация технологических процессов на объектах отраслей промышленности на уровне агрегатов и/или цехов.
Комплекс относится к изделиям государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) по ГОСТ 12997.
Комплекс «ПИЛОН» является проектно-компонуемым изделием и обладает удобными возможностями наращивания функций и модификации алгоритмов срабатывания в процессе эксплуатации. Конфигурирование системы и редактор алгоритмов позволяют точно настроить срабатывание программного обеспечения системы управления по особенностям управляемых объектов.
Количество, тип измерительных каналов, технологические алгоритмы, типы интерфейсов связи с верхним уровнем управления определяются рабочим проектом на АСУ ТП.
С помощью комплексов «ПИЛОН» реализуется построение АСУ ТП с архитектурой двух уровней иерархии: нижний уровень – агрегатный, верхний – цеховой. Информационная связь между комплексами системы осуществляется по интерфейсам RS-485. Схемы построения варианта АСУ ТП для САУ ГПА («Газоперекачивающими агрегатами») представлена на рисунках ниже.
СОСТАВ
Комплекс «ПИЛОН» состоит из следующего оборудования:
- АРМ оператора;
- шкаф устройства логической обработки (УЛО);
- шкаф устройства связи с объектом (УСО);
- стойка монтажного оборудования (СМО);
- сервисное оборудование;
- системное и прикладное программное обеспечение.
АРМ оператора реализован на основе двух персональных компьютеров (основном и резервном) с операционной системой «Windows».
Основными элементами шкафа УЛО являются три взаимно резервируемых промышленных компьютера автоматики (ПКА) и 19” каркас с несколькими модулями ввода-вывода (МВВ) сигналов в количестве до 16 штук в каждом. Каждый ПКА выполнен на основе процессорной платы PCA-6742 (CPU: EVA-X4300, 300MHz) производства фирмы Advantech. В качестве операционной системы реального времени используется ОС «DOS». В состав шкафа УСО в основном входят 19” каркас с модулями ввода-вывода сигналов (до 16 шт.) и блоки выходных реле.
В стойке СМО размещается оборудование в зависимости от назначения комплекса «ПИЛОН» (например, для САУ газоперекачивающего агрегата это аппаратура контроля вибраций, загазованности и устройство управления двигателем ГПА, а для САУ компрессорным цехом это необходимый комплект приборов). Сервисное оборудование состоит из АРМ инженера АиМ, в состав которого входит пульт проверки и настройки МВВ. МВВ комплекса «ПИЛОН» обеспечивают возможность трехканального резервирования дискретных входных и выходных сигналов. Восстановление работоспособности комплекса «ПИЛОН» может осуществляться без остановки технологического процесса, на работающем оборудовании, путем замены отказавших модулей из ЗИП.
Конструктивно оборудование комплекса «ПИЛОН» размещено в классических 19” шкафах. Модули комплекса «ПИЛОН» разработаны и изготавливаются на современной радиоэлектронной элементной базе и установочных изделиях ведущих производителей электронных и процессорных компонентов, апробированных ЗАО НПП «ЭИС» в газовой промышленности, что гарантирует высокую надежность и качество системы.
Гибкость системы позволяет использовать иные подключаемые стойки имеющегося или требуемого монтажного оборудования, что обеспечивает применение комплекса для управления широким спектром технологического оборудования в промышленности, транспорте, производстве.
ПРЕИМУЩЕСТВА
Комплекс «ПИЛОН» решает весь круг задач по сбору, обработке и передаче информации. Обеспечивает надежное управление в автоматическом и ручном режимах и качественную аварийную защиту объектов в режиме реального времени.
Принцип работы комплекса «ПИЛОН» основан на измерении, преобразовании и обработке сигналов, поступающих с первичных преобразователей (температуры, давления, частоты вращения, вибраций и других) и иных источников сигналов (напряжения, тока, сопротивления и частоты) в значения измеряемого параметра с целью централизованного контроля и управления технологическими процессами цехового оборудования.
С технологического объекта сигналы с первичных преобразователей через входные клеммные колодки в шкафах УЛО и УСО поступают на входы измерительных нормирующих преобразователей, в которых преобразуются в сигналы постоянного тока (4-20) мА.
Далее эти сигналы, а также уже нормированные сигналы (4-20) мА с преобразователей давления или других устройств, преобразуются в модулях ввода-вывода в цифровую форму с последующей их передачей в промышленный компьютер автоматики.
В ПКА измеренные сигналы проходят сравнение с заданными установками сигнализации, управления и логическую обработку в соответствии с технологическим алгоритмом управления объектом. При этом, выход за установки приводит к срабатыванию предупредительной, аварийной сигнализаций, и к формированию сигнала управления.
Все данные с ПКА передаются в АРМ оператора, где осуществляется индикация и регистрация технологических параметров с предоставлением необходимой информации, как оператору, так и в систему верхнего уровня.
В комплекс «ПИЛОН» входят следующие программные средства:
- подсистема представления информации (ППИ) на автоматизированном рабочем месте оператора;
- подсистема обмена информацией (ПОИ) и подсистема логической обработки (ПЛО);
- конфигуратор аппаратных средств, редактор алгоритмов, загрузчик и другие прикладные программные средства для АРМ инженера АиМ.
Для работы ППИ не требуется мощных компьютеров. При этом оно обеспечивает:
а) отображение всей информации для адекватной оценки и управления объектом в виде: таблиц, графиков, мнемосхем, ведомостей событий, аварийно-предупредительной сигнализации, дискретных индикаторов и цифровых табло;
б) возможность редактирования (изменения) значений предупредительных и аварийных установок для каждого режима управления;
в) непрерывное сохранение всей информации (ретроспективу) с цикличностью 100 мс;
г) подсчет времени работы исполнительных механизмов для учета эксплуатационных параметров;
д) разграничение прав пользователей. По действиям каждого пользователя ведется журнал, что позволяет контролировать их работу;
е) возможность добавления расчетных параметров, как на верхнем уровне, так и на уровне технологического управления, что позволяет включать расчетные данные для управления исполнительными механизмами (например, для антипомпажного регулирования газоперекачивающего агрегата);
ж) скорость включения в работу после запуска не более 20 секунд.
ПОИ предназначена для выполнения следующих функций:
- начального пуска комплекса;
- синхронизации каналов резервирования комплекса;
- ввода и входной селекции дискретных и аналоговых сигналов;
- формирования дискретных сигналов срабатывания установок
- аварийной сигнализации;
- выходной селекции и вывода дискретных сигналов;
- самоконтроля и восстановления работоспособности после сбоя или отказа.
ПЛО предназначена для выполнения следующих функций:
- логической обработки дискретных сигналов и признаков
- (выполнение алгоритма логического управления);
- предоставления в ППИ информации о результатах
- выполнения команд алгоритма логического управления;
- обслуживания многоканального таймера.
Подсистемы ПОИ и ПЛО, устанавливаемые в промышленные компьютеры ПКА1, ПКА2, ПКА3, полностью синхронизированы (выполняются как параллельные процессы); имеют одинаковые базы данных и в случае отказа ведущего ПКА позволяют автоматически осуществить безударный переход на управление от другого (исправного) ПКА.
Конфигуратор аппаратных средств, позволяет без выключения питания и останова алгоритма управления в «горячем режиме», безопасно переконфигурировать дискретные и аналоговые каналы, изменять установки, устанавливать перемычки входа, производить ремонт путем замены неисправных модулей и ПКА.
Редактор алгоритма управления позволяет технологам создавать и изменять алгоритм управления без привлечения специалистов по программному обеспечению, т.е. технолог в редакторе оперирует только управлением исполнительными механизмами (например, «открыть кран 2»; «закрыть кран 2» и т.д.). В редакторе есть возможность самим создавать алгоритмы управления исполнительными механизмами с помощью блок схем. Прикладное программное обеспечение модулей позволяет перенастраивать фильтры инертности изменений входных сигналов, что обеспечивает полную фильтрацию помех, а в случае обнаружения длительной помехи осуществлять «замораживание» выходного сигнала канала до ее пропадания.
Программные средства комплекса «ПИЛОН» обеспечивают контроль исправности всего оборудования системы, включая датчики, с дискретностью цикла управления. Состояния оборудования отображаются на мнемосхеме АРМ оператора в реальном режиме времени. Это позволяет быстро определить местоположение неисправного оборудования и принять меры по его замене.
Программные средства комплекса «ПИЛОН» протестированы более чем на ста объектах в течение четырех лет.
Все подсистемы имеют «горячее резервирование»: ППИ – двойное, ПОИ и ПЛО – тройное.