A.Glustsov, Donetsk State Technical University, 2001
Разработка и исследование методов определения входных воздействий в цифровых системах управления

ВВЕДЕНИЕ

    Бурный прогресс в области дискретной микроэлектроники вызвал резкое улучшение всех качественных показателей цифровых вычислительных машин и устройств цифровой техники - таких, как вес, габариты, потребляемая мощность, надежность и т. п. С другой стороны, повышение требований к системам автоматического управления и усложнение самих объектов управления привели к тому, что средствами "непрерывной" автоматики и вычислительной техники уже не могли решаться многие практические задачи. Все это привело к расширению сферы применения и к усложнению цифровых систем управления, имеющих в своем замкнутом контуре либо цифровые вычислительные машины, либо цифровые устройства. При этом цифровая часть устройства может быть построена с использованием микроконтроллеров, которые интегрируют в одном корпусе цифровой вычислитель, а также ряд других устройств: аналого-цифровой преобразователь, широтно-импульсный модулятор. В наше время выпускается большая номенклатура специализированных микроконтроллеров, которые имеют достаточно узкую сферу применения. Примером таких контроллеров могут служить микроконтроллеры серии 196, предназначенных для управления электродвигателями, производителем которых является фирма Intel.

    Цифровые системы используются в настоящее время для регулирования и управления самыми различными объектами и процессами: доменными печами, прокатными станами, самолетами, кораблями, химическим оборудованием и т. п. Сфера их использования непрерывно расширяется. При этом часто задача создания новой системы управления формулируется так, что разработчику требуется обеспечить заранее заданную точность. Это делает задачу построения системы управления более сложной, чем нахождение оптимальной системы, так как последнее представляет скорее математическую задачу выбора из возможных решений наилучшего. При использовании современных вычислительных средств эта задача становится часто тривиальной. В то же время задача построения системы управления с заданными качественными показателями может и не иметь решения при данном уровне развития техники и качестве используемых элементов.

    В цифровых системах управления большое влияние на их функционирование может оказывать явление квантования по уровню в устройствах ввода и вывода информации в ЦВМ или в цифровых вычислителях. По этой причине большой интерес представляет сравнительное исследование цифровых и непрерывных систем с целью анализа эффектов, вносимых квантованием сигналов по времени и по уровню. Бесекерский отмечал, что теоретическое исследование систем с цифровыми регуляторами затруднительно. Это, главным образом, связано с наличием в таких системах нелинейных элементов (например, аналого-цифровых преобразователей). Поэтому моделирование таких систем становится одним из обязательных этапов разработки.

    Целью данной работы является исследование влияния трансформированной погрешности на качество (точность) функционирования цифровой системы управления с целью выработки практических методов и рекомендаций, позволяющих минимизировать данную погрешность. Основным методом исследования является моделирование системы с различными параметрами и характеристиками.