Позиционный алгоритм непосредственного цифрового управления

Будем рассматривать один из наиболее распространенных законов: ПИ – закон управления. Без вывода разностное управление в виде рекуррентной формулы имеет следующий вид:

, (7.9)

где и имеют обозначения согласно структурной схеме АСР, приведенной на рис. 2.1; n и (n-1) − характеризуют интервалы квантования непрерывных сигналов; − период квантования; и − коэффициент усиления и постоянная времени интегрирования регулятора (блока управления) соответственно.

Обращаем внимание. Разностные уравнения являются запаздывающими на величину по сравнению с непрерывными решениями (например, с помощью дифференциального уравнения). Компенсировать эту фазовую ошибку можно только с помощью метода интерполяции времени.

Другим источником ошибок при моделировании (в частности цифровых систем управления) является процесс расчета системы с обратной связью (контуром), как показано на рис. 2.1. Прямой контур рассчитывается до вычисления обратного. Это приводит к запаздыванию при расчете замкнутых систем управлений.

7.4. Блок задания начальных значений

При моделировании систем управления необходимо вводить много исходных данных, частично рекомендованных в таблице 1.1. Исследуя систему, ввод исходных данных предпочтительно организовать в диалоговом режиме с пояснениями. Поэтому целесообразно иметь программный модуль начальных значений и ввода исходных данных, в котором, кроме известного ввода данных, надо, на наш взгляд, решить вопрос о начальных условиях в системе, то есть сразу после подачи на вход системы возмущающего воздействия (t=0), то есть так же, как при решении дифференциальных уравнений.

Для этого необходимо проанализировать, используемые разностные уравнении и структуру системы управления.

Например, в момент t=0 задание Хз = 1; ошибка регулирования ; регулирующее (управляющее) воздействие ; выходной сигнал системы . Эти исходные значения надо задать с помощью операторов присваивания.

Необходимо решить, какие значения параметров будет иметь регулятор (блок управления): и для ПИ-закона управления.

Вопрос расчета параметров регулятора очень важный вопрос, так как связан с оптимальным ведением процесса. Значительные трудности ведения оптимального процессе имеются для систем с изменяющимся запаздыванием.

Так как решение этого вопроса здесь опускается, то предлагаются простые соотношения:

, (7.10)

где С и С₁ — коэффициенты, зависящие от целого ряда факторов.

При заданных для обучения параметрах объекта переходный процесс будет устойчивым, если С=С1=1.

Затем необходимо через операторы присваивания задать значения и , используя (7.10).

Здесь же можно ввести переменную F таймера для работы в машинном или реальном времени.

7.5. Структурная схема аср

При программировании всей структуры АСР целесообразно использовать цикл с предусловием или постусловием.

В цикл необходимо записать: обращение к модулю запаздывании, вычисление

y₀, вычисление е_р и вычисление Х_р.

Задание

1. Составить схему алгоритма и подпрограмму блока запаздывания.

2. Составить схему алгоритма и подпрограмму расчета системы.

3. Составить схему алгоритма и подпрограмму блока начальных значений и исходных данных.

4. Составить схему алгоритма и программу вывода исходных и сглаженных данных, параметров объекта управления, расчетных значений параметров регулятора и значений АСР на выходе при подаче на вход системы единичного задающего значения.

5. Составить схему алгоритма и программу построения графиков переходных процессов на выходе замкнутой АСР и сравнивающего элемента.

Содержание отчета

1. Задание.

2. Схемы алгоритмов и программ по пп. 1-5.

3. Распечатка результатов.

4. Графики переходных процессов.

8. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИНТЕГРАТОРА, ДИФФЕРЕНЦИАТОРА, ФОРСИРУЮЩЕГО ЗВЕНА И ЗВЕНА 2-ГО ПОРЯДКА

Разностные уравнения звеньев приведены в табл. 5.1 (см. раздел 5.2.).

Временной интервал 10с, время квантования Т_к=1с, коэффициенты усиления принять равными 1.

Задание

1. Составить схему алгоритма и программу функционального модуля реализации интегратора.

2. Составить схему алгоритма и программу функционального модуля реализации дифференциатора.

3. Составить схему алгоритма и программу функционального модуля реализации форсирующего звена.

Содержание отчета

1. Задание.

2. Схема алгоритмов и листинги программ по пп.1-3.

3. Графики переходных процессов.

Литература

1. Смит Джон М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей: Пер с англ. - М.: Машиностроение, 1960. - 271 с.

2. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя .Изд. 6-е, перераб. и доп.-М,:ИНФРА-М. 1995

3. Офицеров Д. В. , Старых В.А. Программирование в интегрированной среде Турбо-Паскаль: Справочное пособие.-Мн.:Беларусь,1992.

4. Климов Ю.С. и др. Программирование в среде Turbo Pascal : Справочное пособие – Мн: Высшая школа, 1992.

5. Фаронов В.В Турбо Паскаль 7.0. Начальный курс. Учебное пособие. Издание 7-е, переработанное.:М.: «Нолидж»,2000

6. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программы на языке БЕЙСИК для персональных ЭВМ.- М.: Наука, 1987.

Содержание

Введение

1. ВВЕДЕНИЕ В МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Понятие системы управления

1.2. Проблемы адаптации

1.3. Методы описания объектов управления

1.4. Математическая модель объекта управления

5. Временная переходная характеристика объекта управления

1. ВЫБОР МЕТОДА МЕТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Разностные уравнения и рекуррентные формулы

2.2. Суть предлагаемого метода математического моделирования

2.3. Понятие запаздывания объекта управления

2.4. Дискретизация времени

2.5. Требования к программе моделирования системами управления

2.6. Схема алгоритма основной программы

2.7. Таблица переменных

3. ЗАПИСЬ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ В ФАЙЛ ЧТЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ИЗ ФАЙЛА

3.1. Исходные данные для моделирования системы

2. Понятие файла данных

3. Стандартные процедуры для работы с файлами

4. Запись в файл

5. Чтение файла

4. ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

5. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

5.1. Определение коэффициента усиления объекта управления

5.2. Определение запаздывания объекта управления

5.3. Определение постоянной времени объекта управления

6. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ТАЙМЕРА. ВЫВОД (РАСПЕЧАТКА) СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

6.1. Понятие машинного и реального времени

6.2. Программирование таймера

6.3. Вывод структурной схемы системы управления

7. ПРОГРАММИРОВАНИЕ УЗЛОВ, БЛОКОВ И СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ АСР. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА

7.1. Блок запаздывания

7.2. Апериодическое звено первого порядка

7.3. Блок управления (регулятор). Формы законов управления

7.4. Блок задания начальных значений

8. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИНТЕГРАТОРА, ДИФФЕРЕНЦИАТОРА, ФОРСИРУЮЩЕГО ЗВЕНА И ЗВЕНА 2-ГО ПОРЯДКА

Литература

Учебное издание

Москаленко Алексей Анисимович

КОНОНЕНКО Зоя Ивановна

ПРОГРАММИРОВАНИЕ УЗЛОВ, БЛОКОВ И

СТРУКТУРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Методическое пособие

по дисциплинам

"Информатика" и

"Математические модели информационных процессов и управления"

для студентов специальностей

53 01 01 "Автоматизация технологических процессов

и производств (в приборостроении и радиоэлектронике)",

53 01 02 - "Автоматизированные системы обработки информации" и

53 01 06 "Промышленные роботы и робототехнические комплексы"