Составление структурной схемы САУ с НЦУ и запись алгоритма цифрового управления

В настоящее время, как правило, функции аналоговых автоматических регуляторов передаются управляющей микроЭВМ, т.е. осуществляется переход к подсистеме непосредственного цифрового управления (НЦУ). Одна микроЭВМ может обслужить несколько контуров управления, заменив десятки регуляторов, формируя управляющие воздействия в режиме реального разделения времени между отдельными контурами.

При разработке систем НЦУ приходится решать следующие задачи:

1. Выбор алгоритма управления (закона управления исполнительными механизмами);

2. Определение периода квантования (опроса датчиков, выдачи управляющих воздействий), входных и выходных сигналов;

3. Выбор типа контроллера.

На экономическую эффективность системы НЦУ в основном влияют решение первых двух задач. Первая задача определяет точность управления параметрами объектами и машинное время, затрачиваемое на каждый контур НЦУ при одном периоде квантования. От решения второй задачи зависит загрузка ЭВМ операциями управления.

Одним из ценнейших функциональных преимуществ НЦУ является возможность точной реализации алгоритмов управления практически любой сложности. Однако в настоящее время большинство систем НЦУ являются цифровыми копиями традиционных аналоговых систем, поэтому практически все реальные системы НЦУ базируются на применении классических ПИ- и ПИД-алгоритмов управления.

В непрерывной форме ПИ-алгоритм:

Представим цифровой ПИ-алгоритм в форме позиционного алгоритма, для которого характерно, что регулятор НЦУ в каждый момент времени должен выполнять расчёт выходной величины управляющего воздействия, не учитывая результаты расчетов предыдущего момента времени . В дискретной форме алгоритм имеет вид:

7.1. Определение

Как видно из приведенных форм алгоритма параметры цифрового алгоритма определяются через параметры непрерывного алгоритма, поэтому при построении системы НЦУ одной из основных проблем является выбор интервала дискретности . При излишне большом ухудшается качество регулирования, снижается точность системы, понижается её устойчивость. При малом увеличивается загрузка ЭВМ и неэкономично расходуется машинное время. Поэтому необходимо искать компромиссное решение.

Выбор осуществляется из условия минимума потерь информации при дискретизации непрерывной функции по теореме Котельникова, согласно которой функция , не содержащая гармонических составляющих выше частоты , полностью определяется дискретными значениями в моменты времени , отстоящими друг от друга на периоды .

На практике для управляющих контуров существуют различные рекомендации приближенных оценок величины . Например:

Более точную оценку даёт критерий Джури, согласно которому для выбора используют АЧХ замкнутой непрерывной системы.

В данной курсовой работе ограничимся практическими рекомендациями и примем: