Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 26
Текст из файла (страница 26)
д у тим, например, что система находится в состоянии 5101; при атом М1 простаиДопУстим, вает, а а М2 может работать, поскольку буфер полный. Система может изменить это состояние тремя способами: — если М2 сломан — переход в состояние 5100 — если М1 отремонтирован — переход в состояние 5111; — если М2 работает нормально — переход в состояние 5001. Рис. 3,23, 23. 1"раф состояний технологической линии г двумя станками н буфером Такой мет метол моделирования системы станков позволяет имитировать переходы в различные ые состояния. Фактически с помощью атой модели можно оценить вероят"о'"ь достиж РОСТЬИХ ем ижения определенного состояния.
Производительность с~анков н скоремонта влияют на общую эффективность работы системы в целом. Онтиьная сист . стема не попускав~ простоя станков нз-за блокировки или недостатка ~алей и н и имеет небольшую интенсивность отказов (/агуи«в «иве). Граф сост и„ф стояний представляет собой инструмент для систематического анализа вложений ий подобного рода и поэтому широко используется при проектировании РОМЫП1 ' ' пленных приложений. 118 Глава 3 Описание и моделирование си, 3.8 Ваключение 1|9 Процессы, в которых переход в другое состояние зависит только от текув вг состояния и входных сигналов, называются марковскими процессами (Л(о„]' ргосеьх). В известном смысле марковские процессы похожи на дифференциал|„ ьвв уравнения из раздела ЗА, однако между ними есть фундаментальное отлича, в первом случае каждая переменная состояния имеет непрерывно изменя|па|у амплитуду (например, значение температуры или давления), но выборка и обра~,, ка происходят только в определенные моменты времени; напротив, марковскив л цесс "переключается" между конечным числом детерминированных состояний Граф состояний можно рассматривать как информационнун| структуру процвга автоматизации.
Она, однако, ничего не говорит о том, как реализовать управлева В главе 7 будет показано, как использовать переключатели и программируемые, гические контроллеры для создания таких систем. 3.8. Заключение Модель есть описание физического процесса в целях управления. В этой глм были рассмотрены четыре класса математических моделей: -- непрерывные динамические системы, описываемые линейными илн неляав1 ными дифференциальными уравнениями; — дискретные модели динамических систем, описываемые линейными или нвп нейными разностными уравнениями; — системы дискретных событий или последовательностные системы, описывв мые конечными наборами состояний; — системы с неопределенностями, которые описываются статистическими вз лингвистическими методами. Для компьютерного управления модель динамической системы должна бю представлена в дискретном виде, либо в пространстве состояний (внутреннее пР'| ставление), либо как отношения вход/выход (внешнее представление) — выбоР ь висит от структуры проектируемой системы управления.
Линсйные модели прав для анализа системы, но нелинейность не накладывает ограничений на компьюгв| ное управление. В этой главе были приведены примеры и нелинейных систем дв исследования динамики линейных систем имеется целый ряд программных праду тов, однако описание нелинейных систем очень сложно и редко может быть выпол полз' ем в но аналитически. Поэтому важным инструментом моделирования таких систем ляются программы-имитаторы.
В этой главе были описаны две важные характеристики систем — управляемэю и наблюдаемость. Управляемость показывает, достаточно ли регулируемых пар а а|||' в ров, чтобы привести систему в заданную точку в пространстве состояний. Наолюк еНФ' мость показывает, можно ли на основе измеряемых величин найти все внутре б " квв переменные системы. Если техническии процесс набл|одаем, то функция оценк зволяет определить переменные состояния, которые не измеряются датчикам в в* посредственно.
Если на процесс или измерения влияет шум, то процедура оц ен| б та|' должна включать в себя модель возмущении, которая обычно базируется на их с стических свойствах. Многими промышленными процессами можно управлять без коли ествени" математических моделей. Мысленные модели принятия решений (глава 11) стор' „виол льзуются опеРаторы, позволяют им управлять даже очень сложными сис стемачи, Если управляюп|ий компьютеР должен в той или иной степени имити"ов т ать мопринятия Решений человека, то систему управления необходимо о „нгвистических теРминах. Одним из средств описания моделей с внутре„„„ неопр и еделенностями служит нечеткая логика Последовательностные системь! и системы дискретных событий широко приме„яются в промышленности.
НекотоРыми процессами можно управлять с помо относительно прос™ комбинационных сетей, для других — необходимо учитывать их предыдущие состояния (историю). В этой главе были рассмотрены некоторые снобы моделирования последовательностных систем. рекомендации по дальнейшему чтению Существует много книг, посвященных моделированию динамических систем; не очень сложными введениями являются [1лепЬегйег, 1979] и [1]пп8/О!а|[, 1994]. Р]дентификация процессов и оценка параметров, которые были коротко затронуты в этой главе, — предмет рассмотрения [Бог]егзггош/Вто]са, 1989] и [Ццпй, 1987], которые рекомендуются как вводные, а [Ццпй/Вог[егзггош, 1983] дает подробную информапию по рекурсивным оценкам. Важным разделом механических систем является динамика и кинематика роботов; [Сга(8, 1989] дает короткое, но превосходное введение в эти вопросы, [5роп8/ ЧЫуавайаг, 1989] и [Азаг]а/Я1о||пе, 1986] представляют собой более полное рассмотрение задачи управления роботами.
Много книг посвящено электрическим системам. [Е]сгйега!г]/К]пйэ!еу/ ] — стандартный учебник по электрическим машинам; [МоЬап/ 1)п|]е1апг]/йо1|Ь(пв, 1995| ет ', дает обзор перспектив силовой электроники. Линамическ'|и аспектам особое внимание уделено в [ЕеопЬаг|], 1985]. [Е18ег|], 1982] предлагает «Ч"|шее введение в электрические системы. [Кгеп|хег, 1986] и едставля редставляет собой обзор математических методов для моделид различные стили моделирования и соответствующие Рования зданий; в книге аются етоды расчетов па компьютере. [Фо]]гаш, 1991' — эт ] — это из~сотный сира очник по акету Ма|Ье|пагюа.
ческими пей]еу, 1964] — классическая ская книга о моделировании и управлении химир д вление об этих процессах также можно получить кими процессами. П е став р д но несколько иллюстраций моделирования техно- цУ еп, 1990], где приве ено н и х'мических процессов. [ВеЬогй/Ег[йаг/Ме]Вейзмир, 1989] дает подробное ескими процессами. Некоторые аспекты моделироение управления химическ стщ|ций иологическои очистки сточных вод можно найти в [Нспзе ег | и |, Г|. |:, 1967] обсуждает в деталях процессы передачи [Ргапй](п |и '- |, 986] рекомендуется как превосходное введение ь'нные системы управ ения. [К о, 1995] одержит большой вводный раздел а, лированию Ьизичес ф, ких систем и описание необходимой матема а 2]иск етны тики для их д Ретные как детерминированные, так и стохастичес подробно и| .
кие системы управ|па.,1990 . В о но излагаются в [Аз|гоп|/~Ъ'1ыеп|пагй, 1990] и [Е Ы' /Р П ' и гап |и/ олче / обеих книгах детально рассматривается влиян 'и на влияние интервала выустойчивость системы. 1го Глава з, Описание и моделирование сис, Хороший обзор положений нечеткой логики дается в [уайег/Хас[еЬ, 1987] н [1(!! Ро!пег, 1988]. Современное представление о применении теории нечеткой лег„ в УпРавлении изложено в [Р11апйоч/Нейепс[оогп/йе!п[гапй, 1993]. СвЯзь межЛУз, ро иными сетями и нечеткой логикой хорошо описана в [Козйо, 1990].
Последовательностные системы описываются в [Р!егсЬег, 1980]. ] 1)езгосЬегз, 1ь11 рассматривает моделирование при поточном производстве, а также марковские щ и марковские процессы как инструмент такого моделирования. Ранняя история технологии управления от античных времен до паровой маш, Уатта приведена в [Мауг, 1970]. Некоторые исторические записки о Уатте н 14, велле можно найти в [Рпйег, 1976]; разработка усилителя с обратной связью опяи вается в [Воде, 1960].
Некоторые ранние работы, касающиеся описания в прострц стае состояний и оптимизации, упоминаются в [ВеПтап/Ка1аЬа, 1964]. Интерфейс междутехническим процессом и системой управления датчики и исполнительные механизмы. Передача и согласование сигналов Обзор Зта глава посвящена описанию интерфейса между физическим/техническим процессом и управляющим компьютером.
Для того чтобы обеспечить связь компьютера с процессом, приходится применять много разных технологий. Разработчик систем цифрового управления не обязательно должен быть экспертом во всех смежных областях, однако важно, чтобы он имел представление о различных проблемах организации интерфейса. В начале главы описаны составляющие интерфейса процесс — компьютер. Жизненно важными для цифрового управления являются измерения и технология датчиков. Датчики должны точно отображать физические переменные технического процесса как в стационарных, так и в переходных режимах работы.
Измерительная аппаратура и исполнительные устройства — это очень обширная тема, и здесь даны лишь несколько примеров, позволяющих читателю ощутить круг проблем и возможностей в этой области (раздел 4.1), Основные характеристики датчиков описаны з Разлеле 4.2. Измерительные устройства, которые обеспечивают только сигналы тнпз "включецо/выкл!очено" — бинарные датчики — рассмотрены в разделе 4,3. 1(раткнй обзор Различных датчиков аналогового типа сделан в разделе 4.4. Значительное ль "ое внимание улелепо расходомерам, поскольку они играют важную роль в приклад"ых задачах управления процессами.
Пе е ередача сигналов между датчиками, управляющим компьютером и исполнительными ми устройствами — еще одна большая тема. Сигналы, которые вырабатываЮтся датчи "атчикамн, должны быть согласованы как с устройствами измерения, так и !' ннтепд ей Рфейсом компьютера, В этом смысле очень важно предпринять защитные "еры ппотив Ротив влияния разнообразных электрических помех, искажающих первоначальный сит сигнал датчика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
