Система автоматического регулирования. Замкнутая и разомкнутая САР. Назначение, структурная схема, принцип работы.

Совокупность объекта регулирования и автоматического регулятора называют системой автоматического регулирования (САР). Устройство, аппарат или изделие, у которого регулируется один или несколько параметров, называют объектом автоматического регулирования. Устройство, обеспечивающее автоматическое поддержание заданного значения регулируемого параметра в управляемом объекте или его изменения по определенному закону, называют регулятором. САР служат либо для поддержания заданных пределах или на постоянном уровне некоторого параметра, либо для обеспечения протекания производственного процесса по заданному заранее или в зависимости от определенных условий законом. Принцип действия всякой системы автоматического регулирования (САР) заключается в том, чтобы обнаруживать отклонения регулируемых величин, характеризующих работу объекта или протекание процесса от требуемого режима и при этом воздействовать на объект или процесс так, чтобы устранять эти отклонения. САР по своей структуре могут быть разомкнутыми и замкнутыми. Разомкнутая САР предназначена для автоматического выполнения операций, которые задаются внешними источниками воздействий на входе этой системы, при этом процесс управления не зависит от конечного результата. Замкнутая САР предназначена для автоматического выполнения операций с зависимостью процесса управления от конечного результата.

САР имеет замкнутую цепь воздействия: объект регулирования воздействует на датчик, датчик на управляемый элемент УЭ, который воздействует на исполнительный элемент ИЭ, а исполнительный – снова на объект.

2. Классификация САР. Определения, примеры.

1.По характеру изменения регулируемых параметров: стабилизирующие, когда значение выходного параметра У(t) поддерживается постоянным. В этих системах не изменяется с течением времени и задающее воздействие У(t). Примеры: стабилизаторы напряжения, температуры, скорости. С программным регулированием, когда изменение выходного параметра У(t) осуществляется по определенному закону в соответствии с изменением задающего воздействия Х(t). Примеры: станки с программным управлением. Следящие системы, когда изменения выходного параметра У(t) происходит по заранее неизвестному закону изменения задающего воздействия. Пример: системы синхронного следящего электропривода. 2. По характеру процессов происходящих в регулируемом контуре: непрерывные , когда воздействие на регулирующий орган осуществляется непрерывно в соответствии с отклонением регулируемой величины, а величина выходного параметра У(t) всегда пропорциональна задающему воздействию Х(t). Импульсные когда работа элементов контура регулирования происходит прерывисто, в зависимости от программы или возмущающего воздействия. Релейные, когда управляющий сигнал подается на исполнительное устройство с характером резко нарастающего воздействия. 3. По динамическому режиму работы регулируемого контура: линейные, когда все элементы, входящие в САР, имеют линейные зависимости между входной и выходной величинами. Нелинейные, если хоть один элемент, входящий в САР имеет нелинейную зависимость.

Классификация датчиков. Назначение датчиков. Краткая их характеристика.

Датчик (чувствительный элемент)- это устройство преобразующее входную величину в электрическую на выходе . Основной функцией датчика является преобразование входной величины любой физической природы в величину на выходе, более удобную для контроля, регулирования или управления. В системах автоматики и телемеханики используется множество датчиков различных по устройству и назначению. Они могут быть классифицированы по определенным признакам, важным в том или ином отношении. Наиболее полно позволяет отразить свойства, особенности и возможности применения датчиков классификация их по принципу действия. На основании этого признака электрические датчики можно разделить на параметрические и генераторные. К параметрическим датчикам относятся резисторные, индуктивные, трансформаторные и емкостные. Параметрические датчики используют главным образом для преобразования механических перемещений, усилий, температур в электрическое напряжение, ток или частоту. К генераторным относятся термоэлектрические, индукционные, пьезоэлектрические и фотоэлектрические датчики. Главной характеристикой датчика является его чувствительность, которая во многом определяет возможность применения датчика в той или иной системе автоматики.

T-, D- и JK –триггер.

T триггер — это счетный триггер. У T триггера имеется только один вход. После поступления на этот вход импульса, состояние T триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что он как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход. Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T триггер снова сбрасывается в исходное состояние. В RS-триггерах для записи логического нуля и логической единицы требуются разные входы, что не всегда удобно. При записи и хранении данных один бит может принимать значение, как нуля, так и единицы. Для его передачи достаточно одного провода. Сигналы установки и сброса триггера не могут появляться одновременно, поэтому можно объединить эти входы при помощи инвертора. Такой триггер получил название D- триггер. Название D триггера происходит от английского слова delay — задержка. Конкретное значение задержки определяется частотой следования импульсов синхронизации. Таблица истинности jk триггера практически совпадает с таблицей истинности синхронного RS-триггера. Для того чтобы исключить запрещённое состояние, схема триггера изменена таким образом, что при подаче двух единиц jk триггер превращается в счётный триггер. Это означает, что при подаче на тактовый вход C импульсов jk триггер изменяет своё состояние на противоположное.

Требования к САР и виды воздействий.

К каждой САР предъявляется ряд требований, которые главным образом завися от особенностей регулируемого объекта и протекающих в нем технологических процессов. Основным требованием является сохранение в допустимых пределах ошибки регулирования. Если в САР отсутствуют внешние воздействия, то такое состояние системы называется равновесным или установившимся, при этом регулируемый параметр не меняется во времени. Равновесие системы нарушается в результате появления того или иного внешнего воздействия. При этом происходит изменение регулируемого параметра, называемое переходным процессом (или процессом регулирования). При изменении задания регулируемый параметр под действием регулятора начинает изменятся до тех пор, пока не примет нового заданного значения. При изменении нагрузки регулируемый параметр откланяется от своего заданного значения. Регулятор реагирует на возникающую ошибку и стремится свести ее к нулю, вернуть регулируемый параметр к заданному значению. Основные требования к САР: 1. САР должна быть устойчивой, т.е. процесс регулирования должен носить затухающий характер; 2. САР должна обеспечивать требуемые показатели качества переходного процесса. САР имеют место как управляющие (задающие) так и возмущающие воздействия. Под скачкообразным воздействием принимается его мгновенное изменение на конечную величину. Линейные воздействия используются преимущественно при исследовании динамики следящих систем. Гармоническим воздействием называется функция изменяющаяся по закону синуса или косинуса.

З0. Структура ЭВМ.

В состав любой ЭВМ входят: процессор, память, устройство ввода и вывода информации. Процессор занимается непосредственно обработкой информации. Основными характеристиками процессора являются быстродействие (число выполняемых операций в секунду) и разрядность. Разрядность характеризует объем информации, который процессор обрабатывает за одну операцию. В оперативной памяти (ОЗУ) ЭВМ в двоичном виде запоминаются обрабатываемая информация, программа ее обработки промежуточные данные и результаты работы. Кроме оперативной памяти у ЭВМ может быть постоянная память (ПЗУ), содержимое которой устанавливается на заводе – изготовителе. Основной характеристикой памяти является ее объем (количество запоминаемой информации). Устройство ввода и вывода обеспечивают ввод информации в память ЭВМ и выдачу ее наружу, т.е. объем информацией с внешним миром.

31.Классификация ЗУ.

Запоминающее устройство (ЗУ) - блок вычислительной машины или самостоятельное устройство, предназначенное для записи, хранения и воспроизведения информации. Фиксация информации в ЗУ основана на различных физических принципах: механическое перемещение или удаление части материала носителя информации (перфорационные ленты, перфокарты), изменение магнитного состояния материала (магнитные ленты, диски, барабаны, ферритовые сердечники), накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки), использование звуковых и ультразвуковых колебаний (линии задержки), применение явления сверхпроводимости (Криогенные элементы) и др..По способу поиска нужной информации различают адресные ЗУ, в которых каждой ячейке памяти присваивается определённый адрес и требуемая информация ищется по конкретному адресу, и ассоциативные запоминающие устройства, в которых информация отыскивается по совокупности признаков. В ЗУ возможно как последовательное, так и циклическое обращение к ячейкам либо произвольный доступ, когда обращение к любой ячейке осуществляется независимо от её расположения среди других ячеек. В зависимости от кратности записи ЗУ делятся на нестирающиеся, допускающие однократную запись с последующим многократным считыванием без регенерации, и стирающиеся (ЗУ на магнитных носителях, ферритовых сердечниках, электронных триггерах и др.).Статическими называются такие ЗУ, в которых состояния носителя, соответствующие записанному коду, неподвижны относительно носителя информации. К статическим относятся и все ЗУ с неразрушающим считыванием. В динамических ЗУ последовательность сигналов, соответствующая фиксируемому коду, циркулирует по замкнутому контуру, включающему линию задержки. Статические ЗУ могут быть устойчивыми, в которых информация сохраняется неограниченно долго (например, ЗУ на триггерах, ферритовых сердечниках), и неустойчивыми, обладающими свойством самопроизвольного стирания информации (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки).

Структура ЗУ.

Тип используемых запоминающих элементов определенным образом влияет на структуру памяти, в результате чего существует большое разнообразие структур ЗУ.

Совокупность определенным образом соединенных запоминающих элементов (ЗЭ) образует запоминающую матрицу (массив) ЗМ, где каждый запоминающий элемент хранит бит информации. Запоминающий элемент должен реализовывать следующие режимы работы: 1) хранение состояния; 2) выдача сигнала состояния (считывание); 3) запись 0 или 1. К запоминающим элементам должны поступать управляющие сигналы для задания режима работы, а также информационный сигнал при записи. При считывании запоминающий элемент должен выдавать сигнал о своем состоянии. Запоминающий массив имеет систему адресных и разрядных линий (проводников). Адресные линии используются для выделения по адресу совокупности запоминающих элементов, которым устанавливается режим считывания или записи. Выделение отдельных разрядов осуществляется разрядными линиями, по которым передается записываемая или считываемая информация.

Запоминающие устройства строятся из специальных запоминающих элементов, для которых характерно использование троичных сигналов и совмещение линий входных и выходных сигналов.Адресные и разрядные линии носят общее название линий выборки. В зависимости от числа таких линий, соединенных с одним запоминающим элементом различают двух-, трехкоординатные ЗУ и т.д., называемые соответственно 2D, 3D и т.д.

Устройства ввода-вывода.

Человек взаимодействует с информационными системами главным образом через устройства ввода-вывода. Устройства ввода данных: Все устройства ввода служат для преобразования информации, поступающей с периферийных устройств, в цифровой вид. Клавиатура – традиционное устройство ввода данных в компьютер. Мышь была разработана довольно давно (в 60-х годах), но стала широко использоваться только с приходом в мир персональных компьютеров графического пользовательского интерфейса. Мышь – устройство, которое преобразует свое положение на плоской поверхности стола в позицию курсора на экране дисплея. Обычно мышь, как и клавиатура, подключается к компьютеру с помощью кабеля. Сканеры –используются для ввода в ПК различных изображений – текстов, рисунков и другой графической информации, нанесенных на бумагу или какую-нибудь поверхность. Сенсорные экраны предназначены для тех, кто не может пользоваться обычной клавиатурой. Пользователь может ввести символ или команду прикосновением пальца к определенной области экрана. Сенсорные экраны используются в основном на сладах продукции, в ресторанах, супермаркетах. Устройства вывода информации: Мониторы – наиболее популярные устройства отображения информации. Это устройство аналогично телевизору (электронно-лучевая трубка). Любое изображение на экране монитора состоит из множества светящихся точек – пикселей. Дисплей характеризуется разрешающей способностью экрана – максимальное количество пикселей, используемых для создания изображения. Измеряется как количество точек по горизонтали на количество точек по вертикали.. Принтеры выполняют печать информации на бумаге или пленке (результат, получаемый при печати, называют твердой копией).

Параллельные интерфейсы.

Основное предназначение интерфейса – реализация и управление процессом передачи данных. В параллельном интерфейсе сигнал передается одновременно по нескольким жилам. Таким образом, за один так можно переслать «n» бит, где «n» равняется разрядности интерфейса. За одну секунду можно совершить от нескольких тысяч до нескольких миллионов таких передач (этот параметр задается тактовой частотой). На первый взгляд организация параллельного интерфейса проще и нагляднее и этот интерфейс обеспечивает более быструю передачу данных, поскольку биты передаются сразу пачками. Очевидный недостаток параллельного интерфейса — большое количество проводов и контактов разъемов в соединительном кабеле (по крайней мере по одному на каждый бит). Отсюда громоздкость и дороговизна кабелей и интерфейсных цепей устройств, с которой мирятся ради вожделенной скорости. В параллельном интерфейсе существует явление перекоса, существенно влияющее на достижимый предел тактовой частоты. Суть его в том, что сигналы, одновременно выставленные на одной стороне интерфейсного кабеля, доходят до другого конца не одновременно из-за разброса характеристик цепей. На время прохождения влияет длина проводов, свойства изоляции, соединительных элементов и т. п. Очевидно, что перекос (разница во времени прибытия) сигналов разных битов должен быть существенно меньше кванта времени, иначе биты будут искажаться (путаться с одноименными битами предшествующих и последующих посылок). Вполне понятно, что перекос ограничивает и допустимую длину интерфейсных кабелей: при одной и той же относительной погрешности скорости распространения сигналов на большей длине набегает и больший перекос. Перекос сдерживает и увеличение разрядности интерфейса: чем больше используется параллельных цепей, тем труднее добиться их идентичности. Из-за этого даже приходится «широкий» (многоразрядный) интерфейс разбивать на несколько «узких» групп, для каждой из которых используются свои управляющие сигналы.

Языки программирования.

Как правило, создание программного обеспечения предполагает написание исходных текстов программы на определенном «языке программирования», последующую «компиляцию» программы, «отладку», «тестирование» и распространение программного обеспечения. Язык программирования — формальная знаковая система, при помощи которой записываются компьютерные программы. По разным оценкам, в настоящее время существует от двух с половиной до десяти тысяч различных языков программирования. На заре вычислительной техники (30–50-е годы ХХ в.) исходные тексты записывались в виде «машинного кода» (т.е. указания номеров инструкций и аргументов для них), позднее появился первый известный язык программирования «ASSEMBLER», который значительно упростил процесс создания программы, так как позволил указывать не числовой номер инструкции, а ее символьное обеспечение, что упростило чтение и отладку исходного теста программы. Последующее появление языков более «высокого уровня», чем «ASSEMBLER», позволило перевести создание программного обеспечения из удела технических специалистов, обеспечивающих функционирование конкретных аппаратных комплексов, в удел специалистов по созданию программного обеспечения, именуемых далее «программистами» или «разработчиками программного обеспечения».Появление и широкое распространение «персональных компьютеров» превратило «программирование» (процесс создание программ) в целую индустрию разработки программного обеспечения, в которой задействовано множество специалистов различного класса. Современные учебные заведения обеспечивают подготовку специалистов для индустрии программного обеспечения. Когда-то наиболее популярными языками программирования в школах мира были Бейсик и Паскаль. Бейсик всегда считался самым простым языком программирования, а Паскаль — самым подходящим языком для обучения программированию. Но теперь это не так. Да, Бейсик прост. Но он создавался во времена, когда человечество не имело никакого опыта создания компьютерных систем, и основан на устаревших и не оправдавших себя принципах. Собственно, никакой фундаментальной целостной идеи в основе Бейсика не лежит. Сегодня есть простые и при этом более наглядные и идейно замкнутые языки программирования, нежели Бейсик. Паскаль удобен в учебных целях; ведь именно для них он и создавался. Студенты быстро учатся решать с его помощью алгоритмические задачки. Но так получается, что изучать Паскаль полезно только для того, чтобы писать программы на Паскалe. Ныне есть целый зоопарк (экосистема) языков программирования, которые постоянно эволюционируют, расщепляются и сливаются. Это языки Форт, Ruby и Python.

2. Классификация САР. Определения, примеры.

12 3 4 Следующая ⇒