9.4. Примеры алгоритмов цифрового управления

Алгоритм управления – это зависимость управляющего воздействия U от ошибки .

ПРК позволяют реализовать все основные законы регулирования: двухпозиционный, пропорциональный П, пропорционально-интегральный ПИ, пропорционально-дифференциальный ПД и пропорционально-интегрально-дифференциальный ПИД.

Рассмотрим в качестве примера реализацию первого и последнего из названных законов регулирования.

Алгоритм двухпозиционого управления поясняется рисунком 9.4.

Рис. 9.4 – Блок-схема алгоритма двухпозиционного регулирования.

Управляющее воздействие U не меняется, если ошибка  = g – y не выходит за пределы . Если    , U принимает значение U_min, а если   – , U становится равным U_max.

Такой алгоритм управления предъявляет минимальные требования к быстродействию процессора и объему памяти.

В микропроцессорных системах управления часто используется ПИД закон управления. Он легко программируется, требует малых затрат времени МП и позволяет получать переходные процессы, близкие к оптимальным (максимальное быстродействие при малом перерегулировании).

В аналоговой форме ПИД-регулятор описывается следующим уравнением:

где коэффициент усиления регулятора K_p, постоянная времени изодрома T_u и постоянная времени предварения T_д являются настраиваемыми пара-метрами регулятора.

В дискретной записи

г де Т₀ ‑ период квантования.

МП периодически с интервалом Т₀ по вычисленным значениям ошибки _К на этом шаге и предыдущих шагах вычисляет дискретное значение управляющего воздействия U_к и передает его в буферный регистр ЦАП для соответствующего изменения управляющего воздействия на УО. Но непосредственное вычисление U_к по этой формуле затруднительно, т.к. второе слагаемое в скобках постоянно возрастает. Поэтому поступают следующим образом. Записывают аналогичное выражение для U_к-1 (для предыдущего такта) и вычитают его из приведенного выше:

Р ешая это уравнение относительно U_K и группируя слагаемые с _K , _K-1 , _K-2, получаем формулу, которая является основой алгоритма работы цифрового ПИД регулятора.

г де g₀, g₁, g₂, – постоянные коэффициенты, зависящие от настройки регулятора. Согласно этой формуле для вычисления дискретного сигнала управления на данном интервале дискретизации используются значения этого сигнала на предыдущем интервале к-1, а также значения ошибки на интервалах квантования к-2, к-1, к. Значения коэффициентов хранятся в репрограммируемом постоянном запоминающем устройстве (РПЗУ), а дискретные значения управляющего воздействия и ошибки перезаписываются в ОЗУ

10. Основы проектирования суэп

10.1. Общие сведения

Проектирование СУЭП ‑ процесс обработки информации, в ходе которого на основе исходных данных и других сведений, необходимых для решения поставленной задачи, с использованием математического и методического обеспечения разрабатывается техническая документация для СУЭП, наилучшим образом отвечающей поставленной задаче.

Для проектирования СУЭП необходима информация:

• о структуре и условиях функционирования привода, технических требованиях к нему;

• о возможных принципиальных решениях, типовых проектах, частных решениях аналогичной задачи;

• о технических характеристиках, экономических показателях и условиях поставки комплектующих изделий, типовых узлов, стандартных модулей, приборов и шкафов управления;

• о нормативной документации (законодательные акты, постановления, стандарты, инструкции), которые нужно соблюдать или учитывать.

К методическим и математическим средствам относятся модели и методы:

• описания и модификации поставленной задачи;

• выбора, расчета параметров и оптимизации элементов и узлов системы;

• моделирования системы в нормальных и аварийных режимах;

• технической, технологической и экономической оценки разработанных вариантов решения, выбора оптимального варианта.

При разработке СУЭП необходимо стремиться придать ей следующие свойства:

• простота проектирования системы;

• простота изготовления и эксплуатации управляющего устройства;

• наглядность структуры, ясность технической документации, удобство ее использования и корректировки;

• возможность согласования с другими системами, необходимыми для автоматизации данной установки;

• простота изменения закона управления на заключительных стадиях проектирования и реализации или непосредственно при проведении наладочных работ;

• экономичность монтажа и наладки;

• удобство поиска и устранения неисправностей;

• минимальная стоимость.