Разработка алгоритма функционирования системы управления.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

В соответствии с заданием может быть разработана часть алгоритма системы управления - одного из каналов системы управления. Разработка выполняется по принципиальной схеме.

Существенно, что сложные узлы, каналы системы управления, построены нередко на различного типа элементной базе: пневматической, гидравлической, электрической, электронной. В связи с этим, вникая в принципы функционирования системы и реализации функций управления, механик- оператор нередко испытывает затруднения. Между тем, способность владеть такого рода информацией важна для оперативной отработки действий по деагностике отказов системы и принятия решений в аварийной ситуации.

Алгоритм управления, как логически строгая последовательность обработки входной и промежуточной информации в системе, упрощает понимание системы. Алгоритм управления может быть представлен в виде алгоритмической схемы и математических формул, составленных с помощью логических операций. Алгоритм управления разрабатывается на основе принципиальной схемы системы или при проектировании новой системы на основе технологической последовательности операций по реализации функции управления двигателем.

Логической схемой могут быть представлены те узлы схемы, которые построены на двухпозиционных элементах системы ДАУ любой вспомогательной энергии, сигналы в которых имеют два уровня и могут быть заменены логическими " 1" и " 0".

Для построения алгоритма используются следующие простейшие логические элементы:

" И" - логическое умножение ( конъюнкция);

" ИЛИ" - логическое сложение (дизъюнкция);

" НЕ" -.....логическое отрицание- инверсия;

" Тr" - триггер - элемент памяти, который является, нередко, комбинацией двух или более простых логических элементов.

В схемах алгоритмов применяются простые обозначения элементов, подчеркивающие направленный (детектирующий) характер передачи сигналов.

Технология получения алгоритма. Процедуре построения алгоритма отвечает следующая последовательность действий:

1. Из принципиальной схемы системы управления выделяют блок схему, реализующую конкретные- функцию или канал управления системы. Входные и выходные сигналы определяют (обозначают) символами Xi и Zi соответственно.

2. Составляют таблицу соответствия входных сигналов выходным (таблицу состояния).

3. По таблице соответствия записывается исходный математический алгоритм, пользуясь следующим правилом:

для единичного уровня выходных сигналов записывается формула логических произведений всех входных сигналов соответствующей строчки. При этом входной сигнал уровня логического нуля «0» вписывается в произведение символов с инверсией. Формулы, отображающие «1» логический уровень выходного сигнала в строчках объединяются знаком логического сложения.

4. Полученную запись исходного математического алгоритма минимизируют - упрощают, сокращая количество логических операций используя простейшие законы алгебры логики.

5. По минимизированной форме математического алгоритма составляют схему алгоритма.

6. Полученную схему алгоритма вставляется в принципиальную схему вместо выделенного блока.

7. Логическую схему снабжают таблицей входных и выходных сигналов.

Сводка законов алгебры логики. При разработке алгоритма следует пользоваться известными соотношениями алгебры логики.

1. х + у = у + х;

2. х ´ у = у ´ х;

3. (х + у) + а = х + (у + а) = (х + а) + у;

4. (х ´ у) ´ а = х ´ (у ´ а) = (х ´ а);

5. (х ´ у + х ´ а) = х ´ (у + а);

6. (х +у) ´ (а + у) = х ´ а + у;

7. = ´ ;

8. = + ;

9. = х

Простейшие правила:

10. х +1 = 1;

11. х ´ 1 = х;

12. х + = 1;

13. х + х = х;

14. х ´ 1 = х;

15. х ´ 0 =0;

16. х ´ = 0

17. х ´ х = х

и др. (см. стр.145 [ 11 ])

Примеры формализации принципиальных схем.

Самым простым узлом, блоком принципиальной схемы системы управления является элементная база систем управления, выполняющая функции логических элементов. Примерами которых могут служить электромагнитные реле типа Кунке в системе ДАУ типа FAHN, пневмореле фирмы Вестингауз типа 16P...

Приведем примеры применения технологии формализации этих элементов.

Электромагнитное реле типа Кунке как дискретный двухпозиционный элемент системы автоматизированного управления применяется для размножения командного входного сигнала и формирования более сложных логических функций в разных каналах управления. Реле использует для своей работы электроэнергию постоянного тока в 24 в. В одном реле содержится четыре блок- контакта.

Принципиальная схема электромагнитного реле с одним блок – контактом приведена на Рис. 4.

Рис 4. Электромагнитное реле, принципиальная схема.

На рисунке использованы следующие обозначения:

2K- позиционный номер электромагнитной катушки в принципиальной схеме

2K1 - номер контактов реле 2К;

X1, Х2 - условные обозначения входных сигналов.

Z1, Z2 - выходные сигналы.

Входные и выходные сигналы на принципиальной схеме - это напряжения постоянного тока между положительной и отрицательной шиной. На логической схеме - это логические сигналы уровня «0» и «1». За логический уровень «0» принимают диапазон напряжения, не приводящий к срабатыванию реле. За уровень «1» принимается высокий уровень напряжения или наличие тока в цепи, вызывающий срабатывание реле.

Таблица соответствия сигналов имеет следующий вид:

Х1	Х2	Z1	Z2

Для выходных сигналов уровня «1» записывается математическое выражение логической функции:

Катушка электромагнитного реле преобразует входной сигнал Х1 в У, не изменяя его по логическому уровню, т.е. выполняет операцию повторения -«ДА». Логическая схема реле будет иметь вид, представленный на рис.5.

Рис.5 Логическая схема электромагнитного реле

Пример формализации пнемоклапана типа 16 Р..

Рис. 7.

Пневмореле имеет четыре воздушных камеры А, Б, В, Г, Д. В корпусе междукамерамизажата мембрана с жестким центром, опирающимся на пружину. К подвижному центру крепится шток с клапаном. Во второй части корпуса, образующей три другие камеры В, Г, Д, размещаются два подвижных клапана 1 и 2. О ба клапана находятся под действием пружин, которые поднимают их вверх до соответствующих упоров. Пневмореле управляется давлением давлением воздуха 6- 8 ати. За «1» уровень принимается уровень давления, которых обеспечивает гарантированное перемещение подвижных клапанов 1 и 2 (> 4, 2 ати). За уровень «0» принимается уровень давления (< 3, 5 ати), который не влияет на состояние реле. В исходном состоянии на всех входах отсутствует давление воздуха; камера В сообщается с Д, камера Г отделена от них. Если в камеру А подать сигнал Х, то мембранный блок переместит оба клапана вниз и камеры Г и Д сообщатся, т.е. вход b свяжется c выходом Z.

По принципиальной схеме пневмореле составляется таблица соответствия входных и выходных сигналов.На вход в пневмореле подаются четыре сигнала, на выходе наблюдается один сигнал. Количество уровней сигналов два: " 1" и " 0". Количество сочетаний входных сигналов: N = 2 =16. Их количество соответствует количеству строк в таблице. Для формирования математического алгоритма необходимы однако только те сочетания входных сигналов, которые формируют на выходе реле сигнал Z= 1.

Таблица соответствия входных и выходных сигналов будет

иметь вид:

X	Y	a	b	Z

Представление алгоритма в формализованном виде:
Z = + + + +

В этом математическом выражении алгоритма содержится столько слагаемых произведений, сколько имеется строчек в таблице. Количество логических операций- 43. Используя простейшие

законы , которым подчиняются логические операции, сократим их количество в полученномвыше выражении до 27 операций.

Учитывая простейшие правила 11 и 12 логических операций, удалим скобки и получим выражение уже с 15 операциями:

Вынесем за скобки общую логическую переменную. Вслед за

тем, воспользовавшись теми же правилами 11 и 12, упростим выражение в скобках:

В результате минимизации исходного математического алгоритма получена формула, содержащая всего лишь восемь логических операций.

В соответствии с полученным математическим выражением теперь могут быть построены граф- схема алгоритма или логическая схема пневмоклапана.

Граф- схема алгоритма пневмо-клапана

Рис.8

В схемах систем ДАУ с элементами Вестигауз используются, как правило, два- три входных сигнала, другие свободны, то есть их соответствующие камеры соединены с атмосферой. В этом случае математическое описание и граф схема упрощаются. Для получения математичесой модели необходимо в формулу алгоритма вместо неиспользованного сигнала подставить значение " 0". После этого уже формулу следует минимизировать, приступив вслед за тем к построению граф-схемы алгоритма.

Перед построением схемы полного алгоритма канала, необходимо проработать все возможные варианты включения пневмореле и затем использовать подготовленные таким образом заготовки.

Канал управления системы ДАУ. Пример разработки алгоритмической схемы канала управления системы ДАУ по принципиальной схеме приведен в учебном пособии [1].

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒