|
II-BOB. RAQAMLI AVTOMATIK BOSHQARUV TIZIMLARI
|
| bet | 7/10 | | Sana | 24.08.2024 | | Hajmi | 329,29 Kb. | | #269820 |
Bog'liq Impuls va raqamli avtomatik boshqarish sistemalariII-BOB. RAQAMLI AVTOMATIK BOSHQARUV TIZIMLARI
2.1. DISKRET AVTOMATIK BOSHQARUV TIZIMLARI
Diskret tizimlar uzluksiz tizimlardan farq qiladi, chunki ular ichida ishlaydigan signallar orasida tizimda diskret signallar mavjud. Diskret signallar uzluksiz kvantlashdan daraja, vaqt yoki bir vaqtning o‘zida daraja va vaqt bo‘yicha olinadi. Tuzilishi raqamli qurilmalar, kontrollerlar, mikroprotsessorlar, kompyuterlardan foydalanadigan tizimlar diskret.
Diskret tizimlar (DT) turli xil boshqaruvlarda keng qo‘llaniladi
texnik qurilmalar DTni qo‘llash sohasi turli elektromexanik va elektromagnit qurilmalarni, teleo‘lchov va teleboshlov tizimlarini, ko‘p kanalli aloqa tizimlarini, radio boshqaruv tizimlarini va boshqalarni boshqarishdir.
Zamonaviy sharoitda raqamli ulushni ko‘paytirishning barqaror tendentsiyasi saqlanib qolmoqda. Inson faoliyatining barcha sohalarida ma'lumotlarni o‘zgartirish, qayta ishlash, uzatish va saqlash usullari axborotni qayta ishlash va axborot almashinuvining texnik vositalarining avlodlarini o‘zgartiradi. Ushbu vositalar avtomatlashtirishning an'anaviy sohalariga bevosita ta'sir qilmasligi mumkin: sensorlar, aktuatorlar, regulyatorlar, ammo ular avtomatlashtirish vositalarining yashash muhitini o‘zgartiradilar.
Umuman olganda mikroprotsessor texnologiyasining jadal rivojlanishi davrida (20-asrning 80-yillari) avtomatik tizimlar uchun juda ko‘p sonli texnik qurilmalar ishlab chiqildi va joriy etildi. To‘liq qoniqarli xususiyatlarga ega bo‘lgan mantiqiy tuzilishga ega boshqaruv elementlari. Shu bilan birga, faqat qayta dasturlashtiriladiganlardan foydalanish va universal qurilmalar avtomatlashtirishning texnik vositalarining kelajagini ta'minlaydi. Ushbu bosqichda boshqaruv tizimlarining rivojlanish yo‘llari ikki qatorga bo‘lindi: universal asoslangan. Kompyuterlar va kontrollerlar va oddiyroq kompyuterlar asosida, lekin kerakli uchun optimallashtirilgan vazifalar. Ikkala yondashuv ham yashash huquqiga ega bo‘ldi va ularning oqilona kombinatsiyasi yuqori sifatli avtomatik boshqaruv tizimlarini (ABT) ta'minlaydi.
Zamonaviy loyihalar ochiq turdagi tayyor apparat va dasturiy ta'minot texnologiyalaridan keng foydalanish, bozorda sinovdan o‘tgan va standartlashtirilgan umumiy sanoat fuqarolik dasturlari, an'anaviy rivojlanish va takomillashtirish bilan bir qatorda avtomatlashtirish vositalari. Avtomatlashtirish kontrollerlari odatda issiq ish sharoitida ishlashga majbur bo‘ladi va avtomatik boshqaruv tizimidagi nosozlik narxi ham bo‘lishi mumkin. Boshqa axborot tizimlariga qaraganda ancha yuqori, chunki boshqaruv ob'ekti doimiy va real vaqtda boshqarish kerak.
O‘ziyurar qurollarda odatda juda ko‘p turli xil sensorlar va konvertorlar mavjud harorat, bosim, suyuqlik oqimi, tezlik va boshqalar kabi fizik miqdorlarning ma'lumotlari datchiklar asl fizik kattalikni ma'lum bir standart kattalikka aylantiradi, masalan, kuchlanish. O‘ziyurar kompyuterda foydalanilganda, ushbu oraliq qiymatni raqamli shaklga o‘tkazish vazifasi paydo bo‘ladi, yangi avlod paydo bo‘ldi va jadal rivojlanmoqda. Bunday konversiyani amalga oshiradigan o‘rnatilgan kontrollerlar mavjud bo‘lgan sensorlar. Bunday aqlli sensorning o‘zi tarmoq protokolini qo‘llab-quvvatlaydigan va ma'lumotlarni raqamli shaklda uzatadigan kompyuter tarmog‘ining elementiga aylanadi. Ko‘pincha, bunday sensorning tekshirgichida signalni oldindan raqamli qayta ishlash amalga oshiriladi, masalan, transduserning tizimli xatosini tuzatish, tasodifiy shovqinlarni oldindan filtrlash, shuningdek ishlashni boshqarish. Barcha texnik vositalar o‘ziyurar qurollar faqat raqamli bo‘ladi, unda o‘zgarishlar.
Barcha texnik vositalar o‘ziyurar qurollar faqat raqamli bo‘ladi, bunda jismoniy ma'lumotlar to‘g‘ridan-to‘g‘ri raqamli shaklga o‘tkaziladi, aloqa kanali orqali uzatish uchun tayyorlangan. ABT-da raqamli va aqlli (o‘rnatilgan mikrokontrollerlar bilan) mumkin boshqa tarkibiy qismlar bo‘lishi kerak: aktuatorlar, aloqa kanallari, ta'sir o‘tkazgichlar, filtrlar va boshqalar. qayta dasturlashdan tashqari, bu moslashuvchanlikni hisobga olgan holda yangilanishni ta'minlaydi konfiguratsiyalar. Ishlab chiqarish jarayonlarini boshqarish uchun ishlatiladigan kompyuterlar soni va boshqaruv vazifalarida u deyarli eksponent ravishda o‘sib boradi.
Diskret boshqaruv xususiyatlari.
Diskret tizimlarning ishlashi impulslar ketma-ketligining ta'siri, uzatilishi va o‘zgarishi bilan bog‘liq. DT ning alohida nuqtalarida boshqaruv signallari ba'zi belgilangan yoki o‘zboshimchalik bilan vaqt oralig‘iga kiradi. Har qanday DTning o‘ziga xos xususiyati impulsli elementlarning (IE) mavjudligi bo‘lib, ular yordamida uzluksiz miqdorlar diskret signallar ketma-ketligiga aylantiriladi.
Zamonaviy boshqaruv nazariyasi maxsus matematik apparat - diskret konvertor asosida diskret tizimlarni tadqiq qilishning universal usuliga ega Laplas, bu DS tadqiqot metodologiyasini uzluksiz tizimlarni o‘rganish metodologiyasiga imkon qadar yaqinlashtirishga imkon berdi. Biroq, DS ishi uzluksiz kvantlash bilan bog‘liq diskret tizimlarni boshqarish signallari va nazariyasi ushbu tizimlarda impuls elementlari mavjudligi sababli xususiyatlarga ega.
Darajani kvantlashda uzluksiz signal x(t) ketma-ketlikka aylantiriladi x=const sharti bilan o‘zboshimchalik bilan belgilangan diskret signallar. Cheklangan darajadagi kvantlangan signallardan foydalanadigan tizimlar (ko‘pincha 2-3 darajasi), o‘rni tizimlari deb ataladi. Darajadagi kvantlash-bu signallarning chiziqli bo‘lmagan o‘zgarishi, shuning uchun o‘rni tizimlari chiziqli bo‘lmagan tizimlar sinfiga kiradi.
Vaqtni kvantlashda signallar diskret vaqt nuqtalarida o‘rnatiladi t=const. Bunday holda, signal darajalari o‘zboshimchalik bilan qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Amalga oshiruvchi tizimlar signallarni vaqt bo‘yicha kvantlash impuls tizimlari (IT) deb ataladi. Kvantlash vaqt impuls elementi tomonidan amalga oshiriladi, bu ma'lum bir holatda kirishni o‘tkazib yuboradi signal x (t) faqat bir muncha vaqt.
Daraja va vaqt bo‘yicha kvantlashda uzluksiz signal diskret signal bilan almashtiriladi, diskret vaqt nuqtalarida uzluksiz signal qiymatlariga eng yaqin darajalar t = const. Daraja va vaqt bo‘yicha kvantlangan signallarni amalga oshiradigan diskret tizimlarga o‘rni impulsi yoki raqamli deyiladi. Ushbu tizimlarda daraja va vaqt bo‘yicha kvantlash kodoimpulsiv modulyator yoki raqamli hisoblash qurilmasi tomonidan amalga oshiriladi.
Panjara funktsiyasi-bu doimiy o‘zgaruvchini diskret vaqtga almashtirish natijasida hosil bo‘lgan funktsiya nТ, n=0,1, 2, … Uzluksiz funktsiya x (t) ga mos keladi panjara funktsiyasi x (nt), bu erda t-kvantlash davri, bunday holda, uzluksiz funktsiya etmoid panjarali funktsiyadir. Berilgan qiymat uchun kvantlash davri t uzluksiz funktsiya x (t) ga mos keladi aniq panjarali funktsiya x(pt). Biroq, panjara va uzluksiz funktsiya o‘rtasidagi teskari bir xonali yozishmalar umumiy holat mavjud emas, chunki panjara funktsiyasining ordinatlari orqali ko‘plab konvertlarni o‘tkazish mumkin.
Vaqt shkalasi bo‘yicha hisob-kitoblarni t kvantlash davrining butun son birliklarida saqlash qulay. Shu maqsadda, o‘zgaruvchining o‘rniga t uzluksiz funktsiya, biz yangi o‘zgaruvchini kiritamiz =t/T, qachon ushbu uzluksiz funktsiya x() ga mos keladi panjara funktsiyasi x(n)=xn ga teng.
Impuls modulyatsiyasi. Ipdagi impulslar ketma-ketligi impulsga duchor bo‘ladi modulyatsiyalar. Impuls modulyatsiyasi jarayoni vaqti-vaqti bilan takrorlanadigan impulslarning ba'zi parametrlarini o‘zgartirishdan iborat. Modulatsiya qilinmagan ketma-ketlikka nisbatan-impulslar (rasm.12,a) bunday parametrlar a impulslarining amplitudasi, davomiyligi va takrorlash davri . modulyatsiya qonunini belgilaydigan miqdor modulyatsion miqdor deb ataladi.
Agar modulyatsion qiymatning o‘zgarishi qonuniga binoan impulslarning amplitudasi o‘zgarsa, u holda modulyatsiya amplituda-impuls (MAI) deb ataladi, agar kenglik o‘zgarsa - impuls kengligi (IK), davr o‘zgarganda - vaqtincha impuls modulyatsiyasi (VIM).
K etma-ketlik parametrlari bo‘lgan modulyatsiya turi impulslar modulyatsion qiymatlarga qarab o‘zgaradi belgilangan bir-biridan teng masofada joylashgan momentlardagi qiymatlar vaqt, birinchi turdagi impuls modulyatsiyasi deb ataladi (rasm.12,v). Bunday holda, modulyatsiya qilingan parametr amplituda, kenglik yoki impuls chastotasi teng masofada joylashgan diskret vaqt momentlarida modulyatsiya qiluvchi miqdorning qiymati bilan belgilanadi. Modulyatsiyaning bir turi, bunda impulslar ketma-ketligining modulyatsiyalangan parametrlari joriy parametrlarga muvofiq o‘zgaradi modulyatsion miqdorning qiymati ikkinchi turdagi impuls modulyatsiyasi deb ataladi (rasm. 12, g). Bunday holda modulyatsiya qilingan parametr impuls mavjud bo‘lgan vaqt davomida o‘zgaradi.
Impulsli elementlarning (IE) parametrlari boshqaruv tizimlarida analog signallarni diskretlashtirish va impulslarni modulyatsiya qilish.
Impuls elementining ki daromad koeffitsienti - modulyatsiya qilingan miqdorning nisbati kirish signalining qiymatiga impulslar parametric kvx(t) mos keladigan diskret daqiqada vaqt. Masalan, amplituda impuls elementining daromad koeffitsienti ki=A/xvx, bu yerda A - impuls amplitudasi, xvx - kirish qiymatining mos keladigan diskret qiymati.
Impulslarning takrorlanish davri t yoki impulslarning takrorlanish chastotasi 0 = 2/Т.
Impulslarning davomiyligi =Т , bu yerda - qaysi birini ko‘rsatadigan pulslarning ish vaqti impulslarni takrorlash davrining bir qismi impulsning davomiyligini oladi.
Impuls shakli S(t) to‘rtburchaklar, uchburchak, sinusoidal, eksponent va boshqalar bo‘lishi mumkin.
Impuls elementining tavsifi - impulslarning modulyatsiyalangan parametri kattaligining kirish kattaligining tegishli diskret qiymatlariga bog‘liqligi.Chiziqli va chiziqli bo‘lmagan (masalan, logaritmik), shuningdek kombinatsiyalangan bo‘lishi mumkin.
Impulsli elementlar dizayni jihatidan xilma-xildir (mexanik, elektromexanik, fotovoltaik, elektron). Impuls elementi sifatida u oddiy bo‘lishi mumkin kalit va har qanday murakkab qurilma, masalan, boshqaruvchi. Eng keng qo‘llanilishi amaliyotda birinchi va ikkinchi turdagi amplituda impulsli modulyatsiyani amalga oshiruvchi amplituda impulsli elementlar olingan. Kelajakda biz asosan ko‘rib chiqamiz, birinchi turdagi amplituda impuls elementlari bo‘lgan impuls tizimlari.
Impuls tizimlari ham chiziqli va chiziqli bo‘lmagan bo‘lishi mumkin. Chiziqli ITlarda superpozitsiya printsipi kuzatiladi: ITning ta'sirlar yig‘indisiga reaktsiyasi har bir ta'sir uchun individual reaktsiyalar yig‘indisiga teng. Ushbu tizimlarda impuls elementining parametrlari quyidagilarga bog‘liq emas tizimning holatini tavsiflovchi tashqi ta'sirlar va o‘zgaruvchilar. Chiziqli ITlar, masalan, chiziqli uzluksiz qismga ega va chiziqli amplituda-impuls tizimlarini o‘z ichiga oladi
Impuls elementining xarakteristikasi. Keyinchalik, chiziqli impuls tizimlari ko‘rib chiqiladi, unda IE uzluksiz qismdan oldin, undan keyin yoki uzluksiz tizimning alohida qismlari o‘rtasida yoqilishi mumkin. Yopiq IT-larda impuls elementi tizimning to‘g‘ridan-to‘g‘ri qismida, teskari aloqa pallasida yoki yopiq tsikldan tashqarida bo‘lishi mumkin.
Avtomatik boshqaruv tizimlari yoki raqamli avtomatik tizimlar (RAT).
Raqamli tizimlarning funktsional sxemalari. Avtomatik boshqaruv tizimlariga RAT yopiq boshqaruv pallasida, yopiq boshqaruv pallasida va taqqoslash elementi sifatida kiritilishi mumkin. RAT ni tizimlar tarkibiga kiritishning eng xarakterli misollari boshqaruv elementlari rasm.13.
Birinchi turdagi tizimlarda (RAT yopiq konturdan tashqarida boshqaruv, rasm. 13-1) analog-raqamli konvertor (ARK) yordamida uzluksiz (analog) u (t) ta'siri UK raqamli kodiga aylantiriladi. RAT kiruvchi ma'lumotlarga asoslanib, u'k optimal ta'sir ko‘rsatadi. ikkinchisi raqamli-analogli konvertor yordamida (RAK) uzluksiz u'(t) signaliga aylanadi va unga kiradi taqqoslash elementi (es) yopiq signal boshqaruv ob'ektining kirishiga kiradigan tizim (OT). Yopiq tizim davri doimiy yoki impulsli bo‘lishi mumkin. Bunday Markaziy razvedka boshqarmasining afzalligi Markaziy razvedka boshqarmasi dasturini o‘zgartirishning soddaligi bo‘lib, unga muvofiq ta'sir ko‘rsatiladi.
Ikkinchi turdagi tizimlarda (boshqaruv konturidagi Markaziy kompyuter, rasm. 13-2) tizimning yopiq tsiklining to‘g‘ridan-to‘g‘ri zanjiriga kiritilgan hisoblash moslamasi ketma-ket tuzatish moslamasi vazifasini bajaradi.
Uchinchi turdagi tizimlarda (rasm. 13-3) RAT tarkibiga kiritilgan tizimning uzluksiz qismini qamrab oladigan va parallel tuzatish moslamasi bo‘lgan mahalliy teskari aloqa davri. Ushbu tizimlardagi raqamli tuzatuvchi qurilmalar murakkab boshqaruv algoritmlarini amalga oshirishga imkon beradi.
To‘rtinchi turdagi tizimlarda (rasm.13-4) RAT taqqoslash elementi vazifasini bajaradi va tuzatish moslamasi. Ushbu tizimda raqamli taqqoslash elementiga buyuk Britaniyaning ta'sir etuvchi ta'siri va boshqariladigan yk qiymati tegishli ADC orqali raqamli shaklda keladi. Yoqilgan taqqoslash elementining chiqishi mos kelmaydigan signal ham ek kodi sifatida olinadi. Yordamida DAC konvertori raqamli kod uzluksiz e(t) signaliga aylantiriladi OU tizimlari. To‘rtinchi turdagi CAS birinchi, ikkinchi va uchinchi turdagi barcha fazilatlarga ega va taqqoslash elementining yuqori o‘lchamlari tufayli u yuqori darajaga ega aniqlik bilan.
ADC konvertorlari (analog → kod) vaqt o‘tishi bilan doimiy ravishda o‘zgarib turadigan analog fizik miqdorlarni ma'lum bir sanoq tizimidagi (ikkilik, sakkizlik, o‘nlik va boshqalar) raqamli kodlarning ekvivalent qiymatlari bilan diskret raqamli shaklga avtomatik ravishda o‘zgartiradigan qurilmalardir.
Vaqt oralig‘i, burchaklar odatda kirish analog qiymatlari sifatida ishlaydi.Burilishlar, elektr kuchlanishlari yoki oqimlar, tebranish chastotasi, fazali siljishlar. ADC-ning muhim xususiyati-bu konvertorga bir vaqtning o‘zida ulanishi mumkin bo‘lgan analog o‘lchamdagi sensorlarning maksimal sonini aniqlaydigan kanallar soni.
Amaldagi ko‘plab transduserlardan uchta asosiy guruhni ajratish mumkin:
1) raqamli kodga fazoviy harakat va burilish burchagi konvertorlari;
2) elektr qiymatlarini (kuchlanish, oqim va boshqalar) kodga o‘tkazgichlar;
3) vaqt oralig‘ini raqamli kodga o‘tkazgichlar.
Burchak-kod konvertorlari o‘qish konvertorlari va ketma-ket hisoblash konvertorlariga bo‘linadi. O‘qish konvertorlarida milning burilish burchagi o‘quvchidan to‘g‘ridan-to‘g‘ri ikkilik kodda beriladi. Transduserning asosiy elementi bu kod shkalasi (niqob) bo‘lgan disk yoki baraban. Kodlangan signallarni olib tashlash fotovoltaik qurilmalar, kontakt cho‘tkalari, magnit boshlar va boshqalar yordamida amalga oshiriladi usullari (bitta kod razryadi uchun bitta o‘quvchi). Yuqori aniqlik odatda fotovoltaik konvertorlar (14-18 kodgacha) yordamida amalga oshiriladi.
Oddiy ikkilik kod shkalasiga ega burchak - kod konvertorlari, qoida tariqasida, qo‘llanilmaydi, chunki ikkilik kodda bo‘lgani uchun o‘qish xatolarining paydo bo‘lishi ehtimoli mavjud bir raqamdan ikkinchisiga o‘tishda raqamlar bir vaqtning o‘zida bir nechta raqamlarda o‘zgarishi mumkin. Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun maxsus niqobli disklar ishlatiladi kodlar-Greyning ikkilik kodi yoki Barkerning ikkilik ko‘chirilgan kodi, unda o‘qish xatolari kichik toifadagi birliklardan oshmasligi kerak, kichik toifadagi birliklar shovqin qilmoqda.
Ketma-ket hisoblash konvertorlarida milning burilish burchagi impulslar soniga aylantiriladi. Buning uchun milga o‘rnatilgan disk yoki barabanni ro‘yxatdan o‘tkazuvchi sensorlar (kontakt, fotovoltaik va boshqalar) belgilari bilan ishlating. Diskni o‘quvchida aylantirganda qurilma impulslarni hosil qiladi, ularning soni milning burilish burchagi va zichligiga bog‘liq teglar. Hisoblash usuli bo‘yicha ishlaydigan, ketma-ket konversiyani amalga oshiradigan konvertorlar ham keng qo‘llaniladi burchak → vaqt oralig‘i → kod.
Raqamli kodga kuchlanish konvertorlari ishlaydigan konvertorlarga bo‘linadi
ketma-ket hisoblash printsipi va taqqoslash (tortish) printsipi bo‘yicha.
Ketma-ket hisoblash printsipi asosida ishlaydigan konvertorlar o‘lchangan kuchlanishni mutanosib vaqt oralig‘iga oraliq konvertatsiya qilish bilan tavsiflanadi, bu ma'lum bir chastota generatorining impulslari bilan to‘ldiriladi, ularning soni tarjima qilinadi kod shakli. Taqqoslash printsipi asosida ishlaydigan konvertorlarda kirish kuchlanishi chiqish kodi hisoblagichidan DAC orqali hosil bo‘lgan mos yozuvlar bilan taqqoslanadi.
DAC konvertorlari (kod → analog) raqamli kodlar bilan ifodalangan kirish qiymatlarini ekvivalent qiymatlarga avtomatik dekodlashni amalga oshiradigan qurilmalardir ular uchun har qanday jismoniy miqdorning qiymatlari, ko‘pincha kuchlanish.
Raqamli kodni voltajga aylantirish uchun ma'lum bir sxema bo‘yicha kod hisoblagichiga ulangan qarshiliklardan foydalaniladi, ularning mos yozuvlar kuchlanish manbasiga kiritilishi dekodlangan raqamga muvofiq amalga oshiriladi, chiqish kuchlanishi esa, yukdan chiqarilgan, dekodlangan songa mutanosib. Kod-kuchlanish konvertorlarining asosiy turi qarshilik attenuatoridagi kuchlanish yig‘indisi bo‘lgan konvertorlardir. Turli xil belgilar raqamlarini o‘zgartirish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kirish joyiga belgi triggerini o‘rnatish kerak va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan chiqish joyida turli xil kutupluluklarda kuchlanish olish imkoniyatini ta'minlash kerak. Transduserlar yuqori tezlikka, etarlicha aniqlikka ega (konversiya aniqligi 0,05 ga etkazilishi mumkin... 0,1 %), nisbatan oddiy sxemaga ega va raqamli avtomatik tizimlar uchun etarli bo‘lgan n ≤ 10 bitli kodlarning mutanosib konversiyasini ta'minlangan.
|
| |
