ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.12.2021
Просмотров: 2969
Скачиваний: 33
83
И
де
нт
иф
ик
ац
ия
Д
ек
ом
по
зи
ци
я
У
пр
ав
ле
ни
е
У
ст
ой
чи
во
ст
ь
С
ин
те
з
Ри
с.
9.
1
А
С
У
Т
П
к
ак
с
ис
те
м
а
ф
ун
кц
ио
на
ль
ны
х
за
да
ч
А
С
У
Т
П
С
ис
те
м
а
ф
ун
кц
ио
на
ль
ны
х
за
да
ч
И
нф
ор
м
ац
ио
нн
о-
сп
ра
во
чн
ая
по
дс
ис
те
м
а
П
од
си
ст
ем
а
це
нт
ра
ли
зо
ва
нн
ог
о
ко
нт
ро
ля
У
пр
ав
ля
ю
щ
ая
по
дс
ис
те
м
а
Л
ин
еа
ри
за
ци
я
и
ко
рр
ек
ци
я
си
гн
ал
ов
д
ат
чи
ко
в
Ф
ил
ьт
ра
ци
я
и
сг
ла
ж
ив
ан
ие
И
нт
ер
по
ля
ци
я
и
эк
ст
ра
по
ля
ци
я
К
он
тр
ол
ь
до
ст
ов
ер
но
ст
и
ин
ф
ор
м
ац
ии
С
та
ти
ст
ич
ес
ка
я
об
ра
бо
тк
а
ин
ф
ор
м
ац
ии
О
це
нк
а
со
ст
оя
ни
я
об
ъе
кт
а
В
ы
яв
ле
ни
е
ав
ар
ий
ны
х
си
ту
ац
ий
Р
ас
чё
т
те
хн
ик
о-
эк
он
ом
ич
ес
ки
х
по
ка
за
те
ле
й
84
В системах АСУ ТП выделяется 5 классов типовых задач
управления (таблица 9.1)
Классы АСУ ТП.
Табл. 9.1
Связь (алгоритм):
Задача
АСУТП
С ЭВМ
С объектом
С
документом
С
оператором
С
ЭВМ
высшего
порядка
Организация
сбора
информации
Циклическая
по
группам,
по приоритету.
нет
По вызову
Определение
статистических
моментов
Разомкнутая
периодическая
Вывод на
печать
Оценка
состояния
Разомкнутая
постоянная
Вывод на
печать
Прямая
Прогноз-ие
воздействий
Замкнутая
периодическая
Есть
индикация
Обратная
Статический
контроль
Разомкнутая
периодическая
Вывод
на
печать
Вычисление
косвенных
параметров
Разомкнутая
периодическая
Вывод
на
печать
Первичная
обработка
информации
Определение
функций
распределения
Разомкнутая
эпизодическая
Индикация
Алгоритмы
генерирования
сигналов
Разомкнутая
эпизодическая
Есть
Определение
статист-ой
модели
Замкнутая,
периодическая
Печать коэф-
нта регрессии
Есть
Есть
Определение
динаамич-ой
модели
Замкнутая,
периодическая
Печать
основных
харак-ик
Есть
Идентификаи
я (активные
и пассивные
методы)
Определение
функций
чувств-сти
Замкнутая,
эпизодическая
Печать
Есть
Методы
планирования
эксперимента
Разомкнутая
периодическая
Печать
оптим-го
режима
Есть
Методы
экстрем-го
регулирования
Замкнутая,
постоянная
Статист-ая
оптимизация
Адаптивные
алгоритмы
Замкнутая,
эпизодическая
Есть
Програм-ное
оптимальное
управление
Разомкнутая
постоянная
Ввод
информ-и
с
носителя
Есть
Управление с
обратной
связью
Замкнутая,
постоянная
Динамич-ая
оптимизация
Управление по
возмущению
Замкнутая,
постоянная
85
Типовые
алгоритмы
регулирования
П, ПИ, ПИД
Замкнутая,
постоянная
Управление
заданным
качеством
Компенсация
возмущений
Замкнутая,
постоянная
Пуск, остановка
Разомкнутая
разовая
Есть
Анализ аварийных ситуаций
Разомкнутая
постоянная
Печать
Есть
9.3 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАЧ
КОНТРОЛЯ И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
9.3.1
Н
АЗНАЧЕНИЕ АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ
А
ЛГОРИТМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ
СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ОТ ДАТЧИКОВ
,
УСТАНОВЛЕННЫХ НА
ТОУ,
А ТАКЖЕ ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЭТОЙ
ИНФОРМАЦИИ С ЦЕЛЬЮ
:
•
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕКУЩИХ
И
ПРОГНОЗИРУЕМЫХ
ЗНАЧЕНИЙ
ИЗМЕРЯЕМЫХ ВЕЛИЧИН И ОЦЕНКИ НЕИЗМЕРЯЕМЫХ ИСКОМЫХ
ВЕЛИЧИНИ ПО КОСВЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ
;
•
ВЫЧИСЛЕНИЯ УЧЕТНЫХ И ТЕХНИКО
-
ЭКОНОМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ПО
КОСВЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ
;
•
ОБНАРУЖЕНИЯ НАРУШЕНИЙ И НЕСПРАВНОСТЕЙ НА ПРОИЗВОДСТВЕ
,
ТРЕБУЮЩИХ НЕМЕДЛЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ
.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЯВЛЯЮТСЯ ТЕМИ ИСХОДНЫМИ
ДАННЫМИ
,
ПО КОТОРЫМ РАССЧИТЫВАЮТСЯ ВСЕ ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
.
Б
ОЛЬШИНСТВО
РЕЗУЛЬТАТОВ
ПЕРВИЧНОЙ
ОБРАБОТКИ
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ
,
ПОЭТОМУ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЗАДАЧИ ПЕРВИЧНОЙ
ОБРАБОТКИ ДОЛЖНЫ РЕШАТЬСЯ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ
.
О
ДНАКО
,
НЕКОТОРЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ
,
НАПРИМЕР
,
ТЕХНИКО
-
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
(
ЗА ЧАС
,
СМЕНУ И Т
.
П
.),
ЯВЛЯЮТСЯ ИСХОДНОЙ
ИНФОРМАЦИЕЙ НЕ В СИСТЕМЕ
АСУТП,
А ПЕРЕДАЮТСЯ НА БОЛЕЕ
ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ
.
Т
АКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБЫЧНО ОБРАБАТЫВАЕТСЯ В
УМЕНЬШЕННОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ
.
З
АДАЧА РАЗРАБОТКИ АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ ФОРМИРУЕТСЯ
СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
.
Заданы все исходные величины (в том числе показатели и
события), которые должна определять подсистема контроля, и
указаны требуемые параметры каждой выходной величины
(точность ее определения, частота выдачи оператору или в другие
86
подсиситемы, форма выдачи и т.д.). Имеется совокупность
измерительных средств, которая может быть использована в
качестве источников исходной информации для определения
заданных выходных величин. Требуется определить рациональный
комплекс алгоритмов, перерабатывающий сигналы датчиков в
искомые выходные величины и удовлетворяющий заданным
требованиям на параметры выходных величин.
К задачам контроля относятся: линеаризация и коррекция,
фильтрация и сглаживание сигналов датчиков, экстра- и
интерполяция данных по дискретным замерам, контроль
достоверности получаемой информации, вычисление различных
статистических характеристик сигналов датчиков, оценка состояния
объекта при наличии шумов измерений и доступных измерению
ряда переменных, выявление аварийных ситуаций и диагностика в
ТОУ, расчет ТЭП.
После определения комплекса выходных величин, выданных
подсистемой
контроля,
и
установления
совокупности
измерительных средств, они могут быть использованы в качестве
источников исходной информации на автоматизируемом объекте
для разработки блок-схем переработки сигналов датчиков в искомые
выходные величины подсистемы централизованного контроля. Для
этого следует воспользоваться разделением всего процесса
переработки измерительной информации на ряд последовательно
выполняемых типовых операций. Последовательность выполнения
операций следующая:
•
аналитическая градуировка датчиков;
•
экстра- и интерполяция дискретно измеряемых величин;
•
контроль достоверности информации о процессе;
•
определение суммарных и средних значений величин за
заданные интервалы времени;
•
коррекция динамической связи между измеряемой и искомой
величиной и т.д.
Необходимо по каждой заданной выходной величине
произвести набор операций, осуществляющих ее формирование из
имеющихся измерительных сигналов, и указать последовательность
выполнения этих операций.
Рассмотрим кратко алгоритмы некоторых из перечисленных
вычислительных операций.
9.3.1Аналитическая градуировка и коррекция показаний
датчиков
Значение выходного сигнала датчика
y
связано
с измеряемой
величиной x
в
общем случае монотонной зависимостью
y=f (x).
Для
87
задач управления необходимо знать истинное значение измеряемой
величины
x
, поэтому
возникает необходимость вычислить
x
по
значению показателя датчика
y,
т.е. нахождение функциональной
зависимости
x=f (y) = F
1
−
(y).
(9.3.1.)
Задача решается просто, если указанная зависимость линейная.
В случае если функция
F
1
−
(y)
является нелинейной, то используют
либо метод линейной интерполяции табличного значения
F(x)
либо
аппроксимацию функции
F
1
−
(y)
при помощи степенного полинома
P
n
(y).
Для большинства датчиков механических и электрических
величин, датчиков уровня и некоторых других характерна линейная
зависимость:
у = ах + в
, тогда
а
в
у
х
−
=
(9.3.2.)
Если функция
f(y)
является нелинейной, можно выразить ее с
помощью известных алгебраических и трансцендетных функций,
однако этот путь довольно сложен и применяется редко. Обычно
функция F(
x
) задается в табличном виде, например, по
экспериментально снятым точкам в диапазоне предполагаемых
измерений. Простейшим алгоритмом нахождения
x
при этом
считается линейная интерполяция таблицы с заданным шагом ∆
x
.
Недостатком такого алгоритма является большой объем памяти
ЭВМ, т.к. необходимо запоминать всю таблицу. Поэтому наиболее
удобным методом оказывается аппроксимация функции
f(y)
при
помощи степенного полинома
P
n
(
y
) =
a
0
+ a
1
y +….a
n
y
n
При этом объем вычислений мал, а в памяти машины хранятся
только
n
коэффициентов полинома (обычно
n
невелико). Для
вычисления значений полинома в любой точке применяется схема
Горнера, когда аппроксимация
f(y)
записывается в виде
P
n
(
y
) = (((….(
a
n
y + a
n-1
)y + a
n-2
)y +…. a
1
)y + a
0
(9.3.3.)
Коэффициенты полинома
a
i
(I = 0,1,…,n)
заносятся в память
машины в порядке убывания номеров их индексов. Блок схема
алгоритма приведена на рис 8.1