Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При вьн соких капитальных вложениях и стоимости материалов даже небольшие изменения параметров производства и показателей качества существенно влияют на экономику предприятия и конкурентоспособность продукции. Поэтому качество комнь омпьютер- ных систем управления имеет решающее значение. Электроэнергетические системы относятся к категории наиболее слож О1 ни включают первичные источники энергии — ГЭС, ТЭц и АЭС, а также крупные упные пере- дающие и распределительные сети Чтобы описать объединенную электроэнер ческую систему даже небольшой страны, необходимы тысячи уравнений для ге ля генера- торов, турбин ли ии ектропередачи нагрузок и т д Электрическую энергию нельзя запасти в сколь-либо значительных количествах, и поэтому ее приходится производить одномоментно с потреблением.
Управление генерацией и передачей электрической энергии должно быть быстрым и точным, чтобы своевременно выянно выяв- лять и удовлетворять увеличение нагрузки, задействуя либо имеющиеся свободные генерирующие мощности, либо мощности других энергосистем. Для этого, кроме многих других факторов, диспетчерские службы должны следить за нагрузкой в часы работы предприятий, а иногда даже учитывать начало и окончание поп и популярной телевизионной программы Управление транспортом включает в себя множество задач, решаемых с помощью компьютерного управления.
Методика управления светофорами хорошо известна, однако определение оптимальной стратегии представляет собой далеко не тривиаль- ную задачу. Сколько людей мучается перед красным сигналом и расстраивается из-за преимуп1ества, которое (как всегда кажется) получает другое направление дви- жения! Управление системой светофоров в городском районе является сверхслож- нойзадачей,поскольк ви уд жение через перекрестки достаточно сильно взаимосвяза- но, в результате возникают сложные эффекты взаимного влияния т"анспо" потоков. р ортных Однако нельз я забывать и о другом.
Автоматизация означает не только фантастические счпе сов еменнь р р 1е приложения вроде автоматизированных фабРик и обо- тов. В болыпинстве ст ан эти н р н эти направления почти не играют никакой роли из-за отро о- сутствия технологической ", базы и должного общего уровня развития.
С другой стород именно в слабо- и среднеразвитых странах для того, ны, автоматизация необхо има рес сов, чтозы снизить потоебление все р гда ограниченных эйергетических и материальных загрязня есУРсов, улучшить безопасность и т эффективность промышленных производств, "знающих окружающую среду. 1.5, р УКОВохзСТВО ДЛЯ читателя Цель книги Авто ы "а компьют Р ~ поставили пе ед собой за Р дачу представить читателю обобщенный взгляд сложны пыотерное управление п оиз х систем необхо им р зводственными процессами. Для построе р ния д мо использовать знания из столь многих об. ' й ты, конечно же, невозможно ласте что все ожно детально рассмотреть Раь1~х "дпой к" и "и' тематики и меж и ги. з-за личить до в с иплинарного характера каждую главу можно легко е- Уже суще ь ло весьма солидного тома 'в б ествуютз, П о" ( ольшинстве случаев такие солидные изд ожно легко уве- ' ).
р блема в том, чтобы ограничить объем каж ( .. и дания '" Размеров и п и этом ать аждой главы до прием- нть на основе комплексн в и при этом дать читате.лю возможность при разумных уси у злиях полу- омплексного подхода более или менее полную картин ° правлени тину компьютер- ения производственными процессами. Глава 1. Введение 43 1.5.
Ук 5 руководство для читателя В этой книге нет новых теорий компьютерной архитектуры, программного обеспечения или методов управления — скорее это попытка объединить известные теории в рамках общего подхода. Сведения о компьютерах и программном обеспечении, теоретические положения и практические советы собраны вместе для того, чтобы дать представление о роли каждого нз компонентов в компьютерной системе управления. Читателю этой книги не обязательно быть разработчиком систем реального времени или новых методов управления — он может быть "компетентным заказчиком" или пользователем, достаточно сведущим, чтобы построить работоспособную компьютерную систему управления из соответствующим образом подобранных аппаратных и программных компонентов и оценить ее возможности и ограничения.
Авторы, однако, надеются, что разработчики систем и специалисты из смежных областей используют эту книгу, чтобы расширить кругозор и посмотреть на свою специальность с новой точки зрения, Требования к уровню подготовки Материал представлен так, чтобы читателю не требовалось каких-либо специаль- ных знаний по каждой из рассматриваемых областей. Однако предполагается, что читатель обладает некоторой теоретической подготовкой, включая; — основы математического анализа; — основы теории электрических цепей; — основы автоматического регулирования с обратной связью; — базовые принципы структуры и функционирования компьютеров; — программирование на алгоритмических языках высокого уровня, например С, ГО КТВД, Рааса!, Определенное знакомство с теорией дифференциальных уравнений и матричным анализом будет полезно для более глубокого восприятия ряда утверждений, хотя это необязательно, Нри выборе тем, представленных в книге, авторы стремились к полноте охвата, хотя, с другой стороны, часто вынуждены были придерживаться определенных гра- ниц.
Например, было бы бесполезно обсуждать основы цифровой обработки данных или описывать конкретный язык программирования, поскольку эти сведения явля. ются частью базовой подготовки любого инженера и изложены в многочисленных учебниках. Вместо этого включено детальное описание системных шин и программи рования в режиме реального времени, поскольку это достаточно новая информация которая является существенным дополнением к основам знаний о компьютерах и программном обеспечении.
То же относится к теории автоматического регулирова. ния, поскольку анализ простейшего регулятора является обязательной частью учеб- ного плана любого инженерного факультета, а соответствующей учебной литерату- ры более чем достаточно. В отношении цифровых (дискретных) регуляторов положение несколько иное, поскольку большинство монографий могут скорее отпуг- нуть читателя-неспециалиста, если у него "ет "еобходимости изучать материал в полном объеме.
При изложении других тем, от теории цифровых фильтров до основ перелачи ин- фо мапии, авторы старались разумно сочетать теоретическое описание с практичес- Ф Р кими примерами и иллюстрациями. Структура книги Каждая глава касается только одного аспекта систем компьютерного управления. вы 2-5 посвЯщены теоРии моделиРованиЯ и УпРавлениЯ (пРи этом содеРжат Главы практи рактические примеры ~и ссылки на существующее оборудование). Главы 7 — 1 1 опи- сыва~ ,от современную аппаратуру и методологические основы программного обеспе- чения, используемые в системах управления процессами. В главе 2 определены понятия программирования в режиме реального времени и компьютерного управления процессами. На простом примере иллюстрируется идея параллельных процессов Различные проблемы компьютерного управления процес- сами классифицируются по их характеру и сложности.
Конкретные вопросы, возни- кающие при обсуждении атих проблем, выступают в качестве указателей на последу- ющие главы книги. Рассмо "Репья Различнгяе концепции и методгя оппс „„„ наибольшее внимание уделено описанию динамических систем, сначала на основе не- прерывных, а затем дискретных моделей.
Кроме того, представлены подходы к описа- нию физических процессов, для которых доступна лишь неполная информация. Измерения, сбор данных и передача сигналов обсуждаются в главе 4. Основные принципы работы датчиков и исполнительных механизмов описаны наряду с вопро- сами, касающимися электрических шумов, возмущений и согласования сигналов. Глава 5 посвяи1ена обработке сигналов, главным образом фильтрации для сниже- ния влияния шумов и возмущений; рассмотрены как аналоговая, так и цифровая фильтрации. Теорема дискретизации, касающаяся преобразования аналоговых сиг- налов в цифровые и наоборот, составляет основное содержание главы.
Дополнитель- но рассмотрены некоторые методы проверки сигналов, В главе 6 описана компьютерная реализация регуляторов. Рассмотрены различные структуры управления и приведены примеры программ, реализующих соответствую- щие цифровые регуляторы; проанализированы их возможности и ограничения. В главе 7 рассмотрены управление последовательностью событий и его реализа- ция на основе программируемых логических контроллеров, т. е. простейших авто- номных микрокомпьютеров, работающих на основе бинарных измерений и управля- ющих сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
