Указанные особенности не позволяют непосредственно использовать методы непрерывных систем к анализу дискретных систем, каковыми и цифровые и импульсные системы являются .
Таким образом, цифровые автоматические системы представляют собой специальный класс систем автоматического управления, и их изучение составляет один из важнейших разделов современной теории автоматического управления.
1.2. Общие сведения о цифровых автоматических системах.
Обобщенная схема цифровой автоматической системы (ЦАС) представлена на рис. 1.1. Она включает в себя непрерывную часть, состоящую из управляемого объекта, силовой системы, датчиков, и цифровую часть — бортовую ЦВМ.
Ц
ентральным
звеном ЦАС является бортовая ЦВМ, которая
состоит из двух основных устройств:
цифрового вычислительного устройства
(ЦВУ)
и устройства
ввода-вывода данных (УВВ)—преобразователей
типа аналог-цифра (А/Ц) и цифра-аналог
(Ц/А) (рис. 1.2).
Рис. 1.1.
Р
ис.1.2.
Цифровое вычислительное устройство является основной вычислительной частью БЦВМ и предназначено для хранения программ, приема внешней информации из устройств ввода, арифметических и логических вычислений по программам, хранения всех промежуточных и конечных результатов вычислений и выдачи их в определенные моменты времени в устройства вывода. ЦВУ включает в себя арифметическое устройство с устройством управления (микропроцессор), а также оперативное (ОЗУ), постоянное (ПЗУ) и внешнее (ВЗУ) запоминающие устройства. Устройство управления предназначено для координации всех вычислительных процессов и обмена информацией между подсистемами БЦВМ при выполнении последовательности операций в соответствии с программой. Специфической особенностью БЦВМ является наличие счетчиков единого времени -(таймеров), предназначенных для обеспечения работы БЦВМ в реальном масштабе времени. ОЗУ предназначено для хранения входной, выходной и промежуточной информации, ПЗУ—для хранения программ и констант, ВЗУ—для ввода и хранения исходных данных (резерв ОЗУ и ПЗУ).
Бортовая ЦВМ, используемая для управления, осуществляет преобразование входных информационных сигналов о состоянии объекта управления в выходные управляющие сигналы в соответствии с заложенными в ней алгоритмами и программами. В цифровых системах управления, в зависимости от сложности объекта управления, БЦВМ может работать в режиме разделения времени, т. е. обслуживает в определенной последовательности отдельные каналы управления. Очередность обслуживания может осуществляться как по жесткой программе в соответствии с временной диаграммой работы БЦВМ, так и по мере поступления заявок от отдельных каналов с использованием принципа приоритетного обслуживания. В первом случае периоды Т0i повторения решений в БЦВМ алгоритмов, соответствующих i-му каналу управления, можно считать постоянными, хотя, возможно, и различными для разных каналов. Такие системы можно классифицировать как периодические ЦАС. Во втором случае интервалы T0i; повторения обслуживании оказываются случайными величинами. Такие системы могут классифицироваться как непериодические ЦАС.
На вход БЦВМ в общем случае поступает весьма разнообразная информация, одна часть которой представляется дискретным способом (в виде кодов), а другая часть аналоговым способом (в виде токов, напряжений, временных интервалов, углов поворота осей и т. п.). Поэтому БЦВМ содержит устройства, обеспечивающие преобразование кодов входных сигналов в цифровой код машины (преобразователи типа «код-код»), а также преобразование аналоговых сигналов в цифровой код (преобразователи типа «аналог-цифра»). Преобразование «код-код» обычно осуществляется непосредственно в цифровом вычислительном устройстве БЦВМ. Для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму необходимы специальные устройства.