10. Каковы преимущества устройств цифровой обработки сигналов перед аналоговыми устройствами.

Очевидно, что основные характерные черты цифровых систем управления связаны с наличием компьютера (цифрового устройства) в составе системы. Главные преимущества цифровой управляющей техники сводятся к следующему:

• используется стандартная аппаратура;

• нет дрейфа параметров, характерного для аналоговых элементов;

• повышается надежность и отказоустойчивость;

• существует возможность реализации сложных законов управления, в том числе логических и адаптивных;

• гибкость, простота перестройки алгоритма управления.

Как обычно, за достоинства приходится расплачиваться. В результате квантования по времени компьютер получает только значения входных сигналов в моменты квантования, игнорируя все остальные. Кроме того, АЦП и ЦАП имеют ограниченное число разрядов, поэтому при измерении входного сигнала и выдаче сигнала управления происходит округление значения к ближайшему, которое сможет обработать АЦП (или ЦАП). Это явление называют квантованием по уровню.

Таким образом, квантование в цифровых системах приводит к специфическим эффектам, которые можно считать их недостатками:

• между моментами квантования система фактически не управляется, это может привести к потере устойчивости;

• при квантовании по времени теряется информация о значениях измеряемых сигналов между моментами квантования;

• квантование по уровню приводит к потере точности, что может вызвать дополнительную ошибку в установившемся режиме и автоколебания.

11. Опишите два направления создания сау с микроЭвм.

Первое из них связано с использованием центральных управляю­щих микроЭВМ. Подобные системы могут применяться для управ­ления сложными объектами (самолетами, ракетами, прокатными станами, доменными печами и т.п.) или группами объектов при комплексной автоматизации в различных отраслях промышлен­ности и сельского хозяйства (металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, в тепличном овощеводстве, животно­водстве и т д.).

Общая структурная схема автоматической системы с микроЭВМ для этого случая показана на рис. 1.1 [23, 175). Система содержит ряд входных В\П,. ВхП_:, . . . , ВхП_Л и выходных ВыхН,. Вы.\11;,..., ВыхП* преобразователей, обменивающихся сигналами управления с микроЭВМ в процессе преобразования данных по шине управления. Сигналы с выходных преобразователей поступа­ют на исполнительные устройства, воздействующие на объект (или объекты) управления.

Такая система может быть связанной многомерной, если осу­ществляется управление • сложным, многомерным объектом, и несвязанной многомерной, если осуществляется управление груп­пой несвязанных одномерных объектов. В последнем случае САУ с микроЭВМ распадается на совокупность одномерных, систем; ее виртуальная (кажущаяся) структура представляется в виде сово­купности одноконтурных систем автоматического управления (рис. 1.2), каждая из которых имеет свою программу управле­ния ПУ,,ПУ₂,...,ПУ_Л.

При управлении сложным объектом или группой объектов про­цессор обслуживает по очереди отдельные каналы управления.

Второе направление, по которому развиваются в настоящее время САУ с микроЭВМ, - это использование в каждом контуре управления автономной микроЭВМ, называемой часто микроконт­роллером [158, 231, 232]. Структурная схема САУ с автономны­ми микроЭВМ МКі , МК₂,..., МК_к показана на рис. 1.3. Микро­контроллеры представляют собой упрощенные варианты микро­ЭВМ, размещаемых в непосредственной близости от управляемого объекта. В микроконтроллерных системах центральная ЭВМ либо отсутствует совсем, либо вводится для передачи ей функций дис­петчера или супервизора.