Бесекерский В.А., Попов Е.П. - Теория систем автоматического регулирования (963107), страница 45
Текст из файла (страница 45)
732. точность и динамические характеристики электронных моделей. 2. Трудность воспроизведения в электронных моделях сложных нелинейных зависимостей, таких, например, как тригонометрические функции, функции двух переменных, произведение нескольких величин и т.п. 3. Ограниченность допустимого времени работы электронных интеграторов. Это время не превосходит нескольких сотен секунд, что ограничивает возможности работы модели в сопряжении с реальной аппаратурой, где не может использоваться изменение масштаба времени. г1тобы избавиться от этих недостатков, для некоторых задач используются электромеханические модели, В настоящее время существует два способа построения таких моделей.
Первый способ заключается в том, что в модели используотся интегратор (рис. 7.12), состоящий из операционного интегрирующего усилителя н вспомогательной следящей системы, преобразующей напряжение постоянного тока У,„, на выходе электронного интегратора в угол поворота а следящей системы. На базе такого интегратора и может быть построена электромеханическая модель исследуемой системы. В этой модели могут быть использованы электронные операционные усилители в режиме масштабирования, инвертирования и суммирования, а также электронные модели типичных нелинейностей, построенные на диодных элементах.
199 ч ьв> испОльзОВАние Вычислительных мАшин Однако то обстоятельство, что выходные величины интеграторов представляют собой углы поворотов некоторых механических валиков, позволяет значительно легче решать вопросы сопряжения с реальной аппаратурой, поскольку иа этих валиках легко могут быть установлены требуемые датчики (датчики угла или перемещения, датчики угловой скорости и т. и.). Нроме того, это же обстоятельство позволяет сравнительно просто учитывать в исследуемой системе сложные Нелинейные зависимости, что делается установкой на выходных валиках интеграторов таких элементов, как сииусно-косинусные потенциометры, функциональные потенциометры, эксцентрики для воспроизведения функции одной переменной, коноиды для воспроизведения функций двух переменных, множительные и делительные устройства и т.
п. Набор задачи на электромеханической модели делается примерно так же, как и на электронной, с учетом специфики тех новых элементов, которые используются для установки на выходных валиках интеграторов. Н» подобном принципе работает, например, электромеханическая модель типа «Электрон». Элоктромехапические модели подобного типа особенно удобны для моделирования пространственного движения самолетов, ракет, космических кораб- ггв, ,й Т/ лей, подводных лодок и т. д.
Однако в этих моделях по-преж- ~тг нему существует ограничение времени их непрерывной работы, что связано с наличием электронного интегратора. Некоторым их недостатком, который свойствен вообще всем электромеханическим моделям, является то, что следящая система преобразования выходного напряжения электронного интегратора в угол поворота выходного валика вносит нежелательный динамический эффект, связанный с введением в модель передаточной функции самой следящей системы.
Эта передаточная функция может быть обычно сведена к передаточной функции апериодического звена первого порядка или передаточной функции колебательного звена. Второй способ построения злектромеханических моделей заключается в том, что электронный интегратор исключается, а интегрирование ведется на интегрирующем приводе (т01, схема которого изображена на рис. 7ЛЗ.
В качестве входной величины здесь может быть напряжение постоянного или переменного тока. Это напряжение сравнивается с напряжением тахогенератора ТГ постоянного или, соответственно, переменного тока, который установлен на оси исполнительного двигателя Д. Если коэффициент усиления усилителя достаточно велик, то напряжение тахогенератора с большой точностью будет равно входному напряжению Тугг = (т'вт. Так как напряжение тахогенератора с большой степенью точности пропорционально скорости его вращения, то, следовательно, моткко записать зависимость вгг — 7г~'тг — (г(' вх гд (7.77) Угол поворота выходного валика оказывается пропорциональным интегралу от входного напряжения: П =(г ) (твв гтв о (7.78) Если электромеханическая модель строится на базе интегрирующего привода постоянного тока, то в ней могут быть использованы те же элементы, постгокнин кгивой нкгкходного пгопвссв !г~ » что и в описанной выше модели, построенной на базе электронного интегратора с преобразующей следящей системой.
Если алектромеханическая 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 значнтельнывв удорожанием изготовления, а в некоторых случаях /1раенол рееулпюаюп желаемая точность вообще не может опероаао рой»пеюопеспое быть достигнута при современном уровКедпперааоо уопроосюбо не техники. В цифровых вычислительных машинах принципиально моя ет быть достигнута любая желаемая точупраулпю»аее ность вычислений. Это связано лишь с увеличением числа используемых разрядов в изображении чисел, что вызывает умеренныи рост стоимости Адреса опо"оною»ое вычислительных в~ашик прн росте их уопродсюоо точности.
Иоюондв» Цифровые вычислительные машины по своему принципу действия относится »» к устройствам дискретного действия. ь В ч Й ь ~ Результаты вычислений выдаются этими 'ь, и Ф 'ь„р и машинами не непрерывно, а в виде ~~~а» в Л.~ последовательности дискретных чисел. 4» Цифровые вычислительные машины мо- гут применяться для различных целей. Рнс. 7А4.
В том числе их можно использовать лля решения линейных и нелинейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными 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 регпение дифференциальных уравнений исследуемой систомы осуществляется методами численного интегрирования по шагав~ 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, храпение и выдачу чисел. Управляющее устройство автоматизирует процесс управления машиной в процессе выполнения вычислений. использоВАнив Вычислиткльных мхшнн 2О1 Число операций, которые может делать машина, ограничено (сложенне, вычитание, умяонсение„деление, перенос числа из одного места памяти в другое и т.
и.). Поэтому решение на машине любой задачи должно быть предварительно представлено в виде последовательности таких простейших операций. Отдельные операции выполняются машипой под воздействием управляющих сигналов, которые носят название команд. Последовательность всех команд, которые заложены в запоминающее устройство машины, образует программу ео работы. Команды вводятся в запоминающее устройство в виде некоторых закодированных чисел. Программа работы машины составляется с учетом особенностей самой машины (принцнп действия, число разрядов, объем памяти и т. п.) н существа используемого численного метода интегрирования дифференциальных уравнений.
К численным методам, которые могут быть испольаованы в цифровых вычислительных машинах, предъявляются некоторые специфические требования. Желательны такие численные методы, которым свойственно циклическое решение аадачи, характеризуемое многократным повторением расчетов по одним и тем же формулам. Это упрощает составление и реализацию программы. т1спользуемый 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. Однако они имеют и недостатки по сравнению с машинами непрерывного действия. К ннм относятся: 1) выдача решения не в виде осциллограмм нли графиков, а в виде последовательности дискретных чисел, по которым затем необходимо строить графики, 2) трудность программирования задачи, 3) трудность сопряжения вычислительной машины с реальной аппаратурой и 4) во многих случаях большая замедленность в выдаче решения. ГЛАВА 8 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ $8Л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
