1. Дайте развернутый ответ о роли вычислительной техники в управление процессами

Применение вычислительной техники в автоматическом управлении важнейшая черта технической инфраструктуры современного общества. Промышленность, транспорт, системы связи и защиты окружающей среды существенно зависят от компьютерных систем управления. Цифровые электронные вычислительные машины (компьютеры) –играют здесь ключевую роль; во многих случаях не существует реальной альтернативы компьютерному управлению процессами. Для описание особой роли компьютера в управлениями процессами необходимо определить что, собственно, подразумевается под термином «процесс».

Технический процесс определен как процесс, физические переменные которого можно измерить и изменить техническими средствами.

Физический процесс – комбинация связанных событий в системе, в результате которой изменяются, перемещаются или записываются материал, энергия и информация. Процесс производства заключается в выпуске продукции из сырья с соответствующими затратами энергии.

Возмущение само по себе не является физической величиной, а проявляется в виде случайных флуктуаций в потоках материалов, энергии и информации.

Входной информацией являются технологические инструкции в виде набора параметров, которые можно явно контролировать.

Выходная информация есть набор измеряемых переменных и параметров, которые описывают текущее состояние процесса и его изменение.

Следовательно, информация есть не только данные для наблюдения управления, но и технологические и организационные процедуры вплоть до циркулирующих по кабинетам служебных документов и заявок.

2. Приведите структуру системы цифрового управления процессом, обозначьте ее основные составляющие.

Структура состоит из:

1. Управляющее ЭВМ

2. Каналы обмена информации (интерфейс, протоколы)

3. Аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей

4. Датчиков исполнительных механизмов

5. Физического или технического процесса (контролируется с помощью датчиков, преобразующий физические параметры в электрические величины, которые нужно измерить)

Непосредственно управление процессом осуществляется с помощью механизмов, которые преобразуют электрические сигналы в физические воздействия главным образом в движение (перемещение или вращение). Поскольку в цифровых СУ работают только с информацией, представленной в цифровой форме, то полученные в результате измерений аналоговой величины необходимо обработать с помощью АЦП. ЦАП характеризуется дискретностью по уровню и по времени.

3. Преимущества цифровых систем регулирования перед аналоговыми.

Преимущества:

• Помехозащищенность выше

• Высокая точность

• Более простые при ремонте (взаимозаменяемость)

Недостатки:

• Ниже быстродействие

• Высокая стоимость

4. Каким должно быть оптимальное соотношение периода дискретизации и постоянных времени в передаточных функциях для того, чтобы можно было перейти от аналоговой системы к дискретной без существенных погрешностей? Как называется данное правило?

Оказывается, что при частоте выборка , наименьшей удвоенной частоты исходного сигнала f, последний нельзя восстановить на основании дискретных значений. Граничную частоту называют частотой Найквиста.

Если аналоговый сигнал содержит любые частоты, превышающие , то эти высокочастотные компоненты появляются в последовательности данных выборки, как гармоники более низкой (псевдо) частоты. Во избежание появления псевдо частот, необходимо, чтобы частота выборки по крайней мере в двое превышала самый высокочастотный компонент сигнала. В этот суть теоремы дискретизации.