5. Непосредственное цифровое управление (нцу).

Система автоматического регулирования с НЦУ (рис.8) содержит объект управления и автоматический регулятор. Роль последнего выполняет ЭВМ, снабженная рядом устройств для преобразования сигналов из аналоговой формы в цифровую (АЦП), а также из цифровой формы в аналоговую (ЦАП). На рисунке 8 аналоговые сигналы обозначены как функции времени .

ОУ

ВМ

ЦАП

АЦП

Рис.8. Структурная схема системы НЦУ

Соответствующие цифровые сигналы отличаются от них не только формой представления величин, но и дискретным характером изменения во времени. Изменение во времени цифровых сигналов производится в моменты времени , где– интервал дискретности;. Интервал дискретностивыбирается из условия, где– постоянная времени интегрирования непрерывного регулятора.

Алгоритм работы ЭВМ, осуществляющий автоматическое регулирование, может быть получен из уже найденного закона регулирования непрерывного регулятора.

Уравнение регулятора:

Определим интервал дискретности: с.

Управляющее воздействие цифрового регулятора с компенсацией возмущения имеет вид:

. (5.1)

ПИ-закон регулирования имеет вид:

. (5.2)

Компенсирующее воздействие на предыдущем интервале дискретности:

. (5.3)

Подставим числовые значения ПИ-регулятора и интервала дискретности:

,

.

Имеем:

, (5.4)

. (5.5)

Вычтем из уравнения (5.4) уравнение (5.5) и получим:

,

. (5.6)

Учитывая, что и, подставляем их в уравнение (5.6):

] (5.7)

Передаточная функция компенсатора:

, где К_к=0,49, Т_1к=2,94, Т_2к =7,32

Путем несложных преобразований найдем :

,

,

,

,

. (5.8)

Путем сложения (5.7) и (5.8) окончательно запишем управляющее воздействие цифрового регулятора с компенсацией возмущений:

. (5.9)

Полученное выражение используется для составления программы НЦУ.

Цикл работы НЦУ включает следующие пункты:

-опрос датчиков всех входных величин в дискретные моменты времени Т₀, преобразование их в цифровой код с помощью АЦП и ввод в машину;

-расчет управляющего воздействия в соответствии с алгоритмом (5.9);

-проверка полученного управляющего воздействия на безопасность (величина управляющего воздействия проверяется на нахождение в зоне допустимых значений ).

-если это условие выполняется, управляющее воздействие передается на ЦАП, и остается постоянной в течении Т_0.Если неравенство не выполняется, то дается сигнализация и происходит отключение автоматики.

Блок схема алгоритма в соответствии с изложенным представлена на рис.9.

Рис.9. Блок-схема алгоритма НЦУ

6. Построение сау с использованием методов нечёткой логики

Необходимо составить структурную схему САУ с нечётким компенсатором, подав на него сигналы возмущения fи его производнойf^’.

На рисунке 10 представлена структурная схема комбинированной системы регулирования сFuzzy-компенсатором:

UK

U

Рис. 10. Структурная схема САУ сFuzzy-компенсатором

Fuzzy-компенсатор содержит три основных блока:F– блок фаззификации БФ,I– блок нечеткого вывода БНВ (блок принятия решений),D– блок дефаззификации БДФ.

Вся информация о стратегии управления заложена в базе знаний в виде правил условного логического вывода: Если….. тогда… Эти правила получаются за счет тщательного изучения ОУ и цели его управления путем анкетного опроса экспертов (технологи-операторы, специалисты по автоматизации).

Центральным звеном является БНВ, в котором нечеткая информация о возмущении f(его производной) формирует нечеткое множество управления.

Выполняется инференц-процедура, в результате которой объединяются выводы нечетких правил, и результатом этого объединения является усеченное множество управляющих воздействий.

БФ преобразует конкретное измеренное значение возмущения с помощью некоторой функции принадлежности в нечеткое множество. В БДФ происходит обратный процесс.