Повна версія

Головна arrow Техніка arrow ТЕОРІЯ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ. ЗАМКНУТІ СИСТЕМИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПЕРЕВАГА ЦИФРОВИХ РЕГУЛЯТОРІВ

Цифрові регулятори для систем з негативним зворотним зв'язком вперше почали широко застосовуватися для управління повільними об'єктами, а також для реалізації найпростіших алгоритмів при невисоких вимогах за якістю і точності перехідних процесів (наприклад, для релейного управління). Тим часом прецизионное і широкосмугове управління об'єктами набагато краще може бути забезпечено цифровими регуляторами. В даний час більш дешеві і малогабаритні регулятори, які характеризуються більш високою стабільністю, точністю і надійністю, можуть бути реалізовані тільки методами цифрової техніки. Аналогова техніка поступається цифровий за всіма цими параметрами. Критерії застосовності цифрової техніки - досягається швидкодія АЦП і їх розрядність, так як швидкодія і розрядність ЦАП, по-перше, менш критичні, а по-друге, завжди перевищують ці параметри в порівнянні з АЦП. В даний час доступні АЦП з розрядністю 14 і більше, з частотою перетворення 200 МГц і вище. Це перекриває потреби майже всіх відомих задач управління реальними об'єктами. При цьому управління повільними об'єктами вимагає реалізації великих постійних часу, що може бути забезпечено цифровою технікою без обмежень, а аналоговою технікою - лише за рахунок застосування конденсаторів великої ємності, що викликає зростання габаритів і вартості регулятора. Таким чином, для управління не тільки повільними об'єктами, але і об'єктами з смугою робочих частот до десятків мегагерц цифрові регулятори мають істотні переваги. Для прецизійного управління, для управління в області низьких частот і (або) для управління в умовах уривається зворотного зв'язку можуть застосовуватися тільки цифрові регулятори, використання в цьому випадку аналогових регуляторів недоцільно.

Перевага цифрових регуляторів пов'язано також з можливістю самонастроювання і адаптації параметрів. Засоби тільки аналогової техніки для вирішення цих завдань є неприйнятними.

Для моделювання таких систем можуть використовуватися програми MATLAB, Simulink, MathCAD, VisSim і інші засоби автоматизації проектування і аналізу замкнутих складних динамічних систем. Найбільш адекватна для цих цілей саме програма VisSim. Дійсно, при ретельному аналізі виявлено некоректні результати моделювання в програмах MATLAB, Simulink, MathCAD в деяких публікаціях. Причина некоректності моделювання полягає не стільки в недостатній компетенції авторів, скільки саме в недостатню адекватність цих програмних засобів для даного завдання, яка полягає в надлишковій точності реалізації, яка не досягається в реальних цифрових регуляторах. Ті сигнали, які може розрахувати програма MATLAB (Simulink), не можуть бути розраховані з такою точністю цифровими регуляторами. У цифрових регуляторах неминуче використовуються методи чисельного інтегрування і диференціювання сигналів, які надходять у вигляді послідовності цифрових відліків. Саме за таким алгоритмом працює програма VisSim, а інші програми працюють за іншими алгоритмами, які не можуть бути використані цифровими регуляторами.

Порівняльним аналізом встановлено, що найбільш адекватна завданню випробувань розроблених алгоритмів програма моделювання VisSim 5.0 / 6.0, здатна моделювати замкнуті динамічні системи з лінійними і нелінійними елементами, включаючи об'єкти з запізненням. Переважним відмінністю цього програмного продукту є виконання операцій інтегрування і диференціювання точно таким же шляхом, як це може бути виконано на микропроцессорном регуляторі, тобто на основі наявних відліків вхідних сигналів, взятих з наперед заданим рівним проміжком часу. Ця програма дозволяє досліджувати різні методи інтегрування та диференціювання, на підставі чого можна рекомендувати найкращий метод для реалізації в цифровому регуляторі. На відміну від цієї програми такі програми, як MATLAB, Simulink, MathCAD, здійснюють аналітичне обчислення похідних і інтегралів, що не може бути відтворене на практиці цифровими регуляторами, оскільки аналітичні вирази вхідних сигналів в реальності недоступні.

Відзначимо, що при моделюванні в програмі VisSim необхідно вибрати один з декількох методів інтегрування. Очевидно, що при реалізації цифрового регулятора також необхідно вибрати один з цих методів. Дослідження показали, що в ряді випадків результат змінюється при зміні методу інтегрування. Однак при реалізації цифрових регуляторів розробники, як правило, не звертають уваги на цю особливість, вважаючи, що інтегрування і диференціювання як такі дають необхідний результат незалежно від способу виконання інтегрування або диференціювання, в той час як в дійсності це не так. Моделювання в програмі VisSim неминуче привертає увагу розробника до задачі вибору цього методу. Від нього лише потрібно використовувати той же метод в регуляторі, який був використаний при моделюванні.

Висновок 2.8. Чисельна оптимізація цифрових регуляторів за допомогою програми VisSim дає найбільш адекватний результат, який може бути відтворений регуляторами найбільш точно.

 
<<   ЗМІСТ   >>