Файл: Г.М. Гринфельд лекции по курсу дискретные системы автоматического управления.doc

Наиболее универсальным способом построения цифровых регуляторов является использование ЦВУ. При этом передаточная функция регулятора (контроллера) должна быть реализована в виде программы вычислительного устройства. Необходимо учитывать, что простейшие ЦВУ способны выполнять только арифметические операции сложения, вычитания, умножения числа на константу, а также операции запоминания и сдвига. Из (55), (56) следует, что очередное значение выходного сигнала регулятора зависит от очередного и предшествующих значений входного сигнала, а также предшествующих значений выходного сигнала. Предшествующее значение входного и выходного сигналов должны накапливаться в памяти ЦВУ, для чего в его структуре должно быть предусмотрено необходимое число ячеек памяти. Алгоритм работы контроллера должен обеспечивать в каждом такте обновление информации о предыдущих значениях входного и выходного сигналов.

Одна и та же передаточная функция регулятора может быть реализована различными программами. Они будут отличаться друг от друга числом необходимых элементов памяти, количеством вычислительных операций и операций пересылок. Это дает возможность выбрать программу реализации, в наибольшей степени соответствующую используемому ЦВУ.

Известны три основных метода формирования (метода программирования) вычислительного алгоритма (55): непосредственное, последовательное и параллельное программирование.

Непосредственное программирование.

Пусть порядок числителя и знаменателя передаточной функции равны, т.е.l=k, тогда ее можно представить в виде:

Введем в рассмотрение фиктивную переменную y(z), равную:

(60)

тогда . Выражение (60) преобразуем к виду:

(61)

На основании (60), (61) можно сформулировать структурную схему непосредственного программирования , наглядно отражающую вычислительный алгоритм (рис. 48).

Рис. 48. Структурная схема непосредственного

программирования

Используя приведенную схему, легко составить разностное уравнение, описывающего работу регулятора:

Приведенные зависимости используются при программировании контроллера, реализующего требуемую передаточную функцию .

Пример 33. Необходимо составить структурную схему непосредственного программирования, если:

Полагаем , тогда:

Структурная схема вычислительного процесса, построенная на основании полученных уравнений, приведена на рис. 49.

Рис. 49. Структурная схема алгоритма к примеру 33

Последовательное программирование.

Следуя этому методу, передаточную функцию необходимо представить в виде произведения простейших передаточных функций, каждая из которых реализуется своей программой, например, с использованием непосредственного программирования:

Чаще всего в качестве сомножителей в (62) рассматриваются следующие элементарные передаточные функции:

;;.

Пример 34. Необходимо составить структурную схему последовательного программирования, если:

Представив заданную передаточную функцию в виде:

легко построить искомую структуру (рис. 50).

Рис. 50. Структурная схема алгоритма к примеру 34

Параллельное программирование.

При таком виде программирования передаточная функция представляется в виде суммы элементарных передаточных функций:

В зависимости от вида передаточные функциимогут иметь, например, следующий вид:

где j=1,2,3,…

Пример 35. Необходимо составить структурную схему параллельного программирования для , приведенной в предыдущем примере.

Представим заданную передаточную функцию в виде:

Соответствующая структурная схема приведена на рис. 51.

Рис. 51. Структурная схема алгоритма к примеру 35

8. Методические указания и вариаты расчетно-графического задания

Целью курсовой работы является закрепление теоретического материала дисциплины “Дискретные системы”. В процессе выполнения работы студенты получают определенные практические навыки расчета дискретных систем, осуществляют выбор наиболее приемлемых методов их анализа и синтеза.

Выбор варианта

На рис. 52-54 приведены структурные схемы нескорректированных дискретных систем автоматического регулирования (САР). Численные значения параметров звеньев, входящих в приведенные системы, указаны в таблице 1.

Рис. 52Структурная схема нескорректированной

дискретной САУ

Рис. 53Структурная схема нескорректированной

дискретной САУ

Рис. 54Структурная схема нескорректированной

дискретной САУ

Таблица 1

Численные значения параметров звеньев нескорректированной САУ

Номер варианта	Структура схемы
0	Рис. 52	5	1	0,5	1	0,1
1	Рис. 53	2	-	1	-	0,5
2	Рис. 54	5	-	0,6	0,6	0,4
3	Рис. 52	4	5	0,6	1,5	0,2
4	Рис. 53	1	-	0,5	-	0,1
5	Рис. 54	2	-	0,8	0,4	0,2
6	Рис. 52	2	4	0,4	0,5	0,1
7	Рис. 53	5	-	0,5	-	0,2
8	Рис. 54	1	-	2	1	0,4
9	Рис. 52	1	8	0,5	0,4	0,2
10	Рис. 53	10	-	0,2	-	0,1
11	Рис. 54	2	-	0,4	0,2	0,2
12	Рис. 52	4	4	1	0,5	0,5
13	Рис. 53	8	-	0,4	-	0,2
14	Рис. 54	2	-	1	0,6	0,5
15	Рис. 52	4	1	2	5	0,4
16	Рис. 53	12	-	0,4	-	0,2
17	Рис. 54	2	-	0,4	0,2	0,1