Разработка и исследование аналого-цифровой управляемой системы
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ано выше, передаточная функция регулятора в этом случае рассчитывается по формуле
Тогда для регулятора системы с минимально-фазовым объектом передаточная функция
Это значит
,
где - выходной сигнал регулятора, а - входной. Применим обратное z-преобразование, чтобы получить выражение для алгоритма управления.
,
отсюда
,
значит, цифровой алгоритм управления дискретного компенсационного регулятора замкнутой САУ с минимально-фазовым объектом управления описывается следующей формулой
,
коэффициенты выражения
Теперь рассчитаем алгоритм управления регулятора САУ с не минимально-фазовым объектом управления .
Передаточная функция дискретного регулятора
,
значит
.
Применим обратное z-преобразование, чтобы получить выражение для алгоритма управления.
,
следовательно, цифровой алгоритм управления дискретного регулятора замкнутой САУ с не минимально-фазовым объектом управления описывается формулой
коэффициенты выражения
Теперь приведём графики переходных процессов полученных дискретных систем и сравним их с переходными процессами непрерывных систем, рассчитанных ранее.
Для САУ с минимально-фазовым объектом управления (рисунок 17)
Рисунок 17 - Переходный процесс замкнутой дискретной САУ с минимально-фазовым объектом управления
Если сравнить этот график с Рисунком 6, то можно заметить что установившееся значение процесса здесь 0.6, а не 0.5 как у переходного процесса соответствующей непрерывной системы, и переходный процесс в данном случае начинается со второго такта.
Для рассчитанной САУ с не минимально фазовым объектом управления (рисунок 18)
Рисунок 18 - Переходный процесс замкнутой дискретной САУ с не минимально-фазовым объектом управления
На данном рисунке так же видна задержка переходного процесса, но зато достигнута цель идеального управления.
Тут же необходимо отметить тот факт, что с управлением, проектированием и реализацией САУ с не минимально-фазовым объектом управления могут возникнуть дополнительные трудности. И характер переходного процесса непрерывной замкнутой САУ с минимально-фазовым объектом управления предпочтительнее, чем САУ с не минимально-фазовым. Но, несмотря на это динамика её переходного процесса значительно лучше, чем у САУ с минимально-фазовым объектом управления.
4. Реализация цифрового регулятора
.1 Постановка задачи
Современный технический прогресс достиг такого уровня, что практически любую задачу автоматизации можно решить с помощью программируемых микроконтроллеров. Проблема автоматизации АСУТП является одной из основных, как в современном производстве, так и на бытовом уровне. Несмотря на то, что ещё лишь несколько лет назад номенклатура выпускаемых продуктов передовых компаний, производящих программируемые контроллеры была ограниченной, на данный момент можно говорить о существенном изменении в этой области рынка. В условиях такого большого разнообразия выпускаемых устройств автоматического управления, проблема выбора и настройки того или иного микроконтроллера, как основной их части, представляется актуальной, и ей отводится особое место в проектировании САУ.
В техническом задании данного проекта нет особых ограничений или чётких требований к обязательному соответствию выбранного микроконтроллера тем или иным характеристикам. Поэтому выбор определённого продукта нельзя считать единственно верным, и решение данной проблемы носит довольно общий характер.
В целом в процессе реализации цифрового регулятора на основе микроконтроллера можно выделить несколько пунктов:
выбор продукта, который производится на основании сравнения технических характеристик продуктовой линейки;
краткое описание продукта, его характеристики;
описание способа подключения контроллера;
разработка алгоритма работы;
программирование контроллера.
4.2 Обоснование выбора микроконтроллера, технические характеристики, программирование и описание подключения
Для реализации полученного алгоритма управления воспользуемся микроконтроллером семейства PIC, исходя из следующих соображений.
Первое, что привлекает внимание в PIC-контроллерах - это простота и эффективность. В основу концепции PIC, единую для всех выпускаемых семейств, была положена RISC-архитектура с системой простых однословных команд, применение встроенной памяти программ и данных и малое энергопотребление. [4]- микроконтроллеры Гарвардской архитектуры производимые американской компанией Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает периферийный интерфейсный контроллер. Название объясняется тем, что изначально PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битных микропроцессоров CP1600.
В номенклатуре Microchip Technology Inc. представлен широкий спектр 8-и, 16-и и 32-битных микроконтроллеров и цифровых сигнальных контроллеров под маркой PIC. Отличительной особенностью PIC-контроллеров является хорошая преемственность различных семейств. Это и программная совместимость (единая бесплатная среда разработки MPLAB IDE, С-компиляторы от GCC), и совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания, по средствам разработки, по библиотекам и стек