операции 4pu(p.vemuvecK0e Кодоперацш! устройстбо

Управляющее устройство

Адреса

Аомаиды

Запоминающее устройство

<1 #

Если электромеханическая модель строится на базе интегрирующего привода переменного тока, то в ней должны использоваться специальные элементы переменного тока (масштабные трансформаторы, линейные и синус-но-косинусные вращающиеся трансформаторы, потенциометры переменного тока, суммирующие и масштабные усилители переменного тока, асинхронные тахогенераторы и т. п.).

Электромеханические модели с интегрирующими приводами могут работать непрерывно длительное время, которое может измеряться часами и днями. Это облегчает моделирование процессов в натуральном масштабе времени. Однако некоторая сложность подобных моделей приводит к тому, что они строятся, как правило, специализированного типа и предназначаются для исследования объектов . определенного класса.

Цифровые вычислительные машины. В вычислительных машинах непрерывного действия (электронных и электромеханических) достижимая точность ограничивается точностью изготовления входящих в машину элементов. Повышение точности всегда связано со значительным удорожанием изготовления, а в некоторых слзаях желаемая точность вообще не может быть достигнута при современном уровне техники. В цифровых вычислительных машинах принципиально может быть достигнута любая желаемая точность вычислений. Это связано лишь с увеличением числа используемых разрядов в изображении чисел, что вызывает умеренный рост стоимости вычислительных машин при росте их точности.

Цифровые вычислительные машины по своему принципу действия относятся к устройствам дискретного действия. Результаты вычислений выдаются этими машинами не непрерывно, а в виде последовательности дискретных чисел. Цифровые вычислительные машины могут применяться для различных целей. В том числе их можно использовать для решения линейных и нелинейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменньши коэффициентами, что нужно для исследования процессов в сложных системах управления и регулирования.

Любые вычисления, которые производит цифровая вычислительная машина, сводятся к последовательности арифметических и логических операций. Это означает, что решение дифференциальных уравнений исследуемой системы осуществляется методами численного интегрирования по шагам и точность получаемого решения будет зависеть от величины выбранного шага интегрирования.

Цифровая вычислительная машина имеет в своем составе три основные части (рис. 7.14). Арифметическое устройство предназначается для выполнения операций над числами. Запоминающее устройство осуществляет прием, хранение и выдачу чисел. Управляющее устройство автоматизирует процесс управления машиной в процессе выполнения вычислений.

Число операций, которые может делать машина, ограничено (сложение, вычитание, умножение, деление, перенос числа из одного места памяти в другое и т. п.). Поэтому решение на машине любой задачи должно быть предварительно представлено в виде последовательности таких простейших

Рис. 7.14.

операций. Отдельные операции выполняются машиной под воздействием управляюп],их сигналов, которые носят название команд.

Последовательность всех команд, которые заложены в запоминающее устройство машины, образует программу ее работы. Команды вводятся в запоминающее устройство в виде некоторых закодированных чисел.

Программа работы машины составляется с учетом особенностей самой машины (принцип действия, число разрядов, объем памяти и т. п.) и существа используемого численного метода интегрирования дифференциальных уравнений. К численным методам, которые могут быть использованы в цифровых вычислительных машинах, предъявляются некоторые специфические требования. Желательны такие численные методы, которым свойственно циклическое решение задачи, характеризуемое многократным повторением расчетов по одним и тем же формулам. Это упрощает составление и реализацию программы.

Используемый численный метод должен сводить решение к последовательности простейших арифметических действий. Кроме того, желательно использовать такой метод, который дает возможность периодического контроля выполненных вычислений.

Как уже отмечалось выше, цифровые вычислительные машины могут дать значительно более высокую точность, чем машины непрерывного действия. Это является их преимуществом. В настоящее время разработано большое количество разнообразных алгоритмических языков: АЛГОЛ, ФОРТРАН, КОБОЛ и др., которые значительно облегчают вопросы программирования. Современные оконечные устройства цифровых вычислительных машин позволяют получать решения как в виде таблиц, так и в виде готовых графиков.

К числу недостатков цифровых вычислительных машин следует отнести трудности сопряжения с реальной аппаратурой и в некоторых случаях замедленность в выдаче решения.

глава 8

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ § 8.1. Общие соображения

Качество работы любой системы регулирования в конечном счете определяется величиной ошибки, равной разности между требуемым и действительным значениями регулируемой величины: х (t) - g (t) - у { t). В системах стабилизации при g (t) = О ошибка х (t) = -у (t).

Знание мгновенного значения ошибки в течение всего времени работы регулируемого объекта позволяет наиболее полно судить о свойствах системы регулирования. Однако в действительности, вследствие случайности задающего и возмущающего воздействий, такой подход не может быть реализован. Поэтому приходится оценивать качество системы регулирования по некоторым ее свойствам, проявляющимся при различных типовых воздействиях. Для определения качественных показателей системы регулирования в этом случае используются так называемые критерии качества.

В настоящее время разработано большое число различных критериев качества систем регулирования. Все их можно разбить на четыре групш.1.

К первой группе относятся критерии, в той или иной степени использующие для оценки качества величину ошибки в различных типовых режимах. Эту группу назовем критериями точности систем регулирования.

Ко второй группе относятся критерии, определяющие величину запаса устойчивости, т. е. критерии, устанавливающие, насколько далеко от границы устойчивости находится система регулирования.

Почти всегда опасной для системы является колебательная граница устойчивости. Это определяется тем, что стремление повысить общий коэффициент усиления в системе, как правило, приводит к приближению системы именно к колебательной границе устойчивости и затем - к возникновению незатухающих автоколебаний.

Третья группа критериев качества определяет так называемое быстродействие систем регулирования. Под быстродействием понимается быстрота реагирования системы регулирования на появление задаюш,их и возмущающих воздействий. Наиболее просто быстродействие может оцениваться по времени затухания переходного процесса системы.

К четвертой группе критериев качества относятся комплексные критерии, дающие оценку некоторых обобщенных свойств, которые могут учитывать точность, запас устойчивости и быстродействие. Обычно это делается при помощи рассмотрения некоторых интегральных свойств кривой переходного процесса.

При°Тзж;емвтрении понятий запаса устойчивости и быстродействия можно исходить из двух существующих в настоящее время точек зрения.

Во-первых, можно основываться на характере протекания процессов во времени и использовать для формирования критериев качества переходную или весовую функцию, расположение полюсов и нулей передаточной фушщии замкнутой системы и т. п.