Материал: Автоматизация проектирования систем и средств управления. Учебное пособие. Кисурин А.А., Беспаленко В.Д

Таблица 4. Структурные звенья системы СИАМ

Примечание: Х - входная координата звена в текущий момент времени Т; Y- выходная координата; XI - 1-я ссылка, Х2 - 2-я ссылка для двухвходных звеньев.

В процессе ввода начальной информации допускается переопределение элементов структуры и, в частности, уничтожение старых и введение новых. Задание структуры в виде совокупности взаимосвязанных элементов определенного типа еще не дает полной информации об особенностях описываемой системы. Для конкретизации структурных элементов используют операторы здания параметров, имеющие следующий формат:

<№ЭЛЕМЕНТА> <СПИСОК ПАРАМЕТРОВ> В списке параметров указываются коэффициенты и/или начальные условия,

определяющие конкретную реализацию элемента данного типа. Проиллюстрируем сказанное на примере следящей системы, показанной на

рис. 4.7 Составим схему моделирования, заменив исходную структурную схему совокупностью пронумерованных типовых звеньев (рис. 4.8)

Рис 4.7 Структурная схема следящей системы:

78

1- предварительный усилитель; 2- усилитель мощности; 3- исполнительный двигатель; 4- редуктор; 5- корректирующая обратная связь

Рис 4.8 Схема моделирования для СИАМ:

1- сумматор; 2- усилитель; 3- апериодическое звено; 4- интегратор; 5- делитель; 6-константа; 7- звено общего вида; 8- инвертор

В фазе ввода структуры система организует следующий диалог. Текст печатает машина, пользователь отвечает операторами задания структуры, располагая их так, чтобы соответствующие части операторов оказались под скобками заголовка.

Типовые блоки СИАМ

В состав этой версии СИАМ включены 52 типовых блока. В функциональном отношении их можно разбить на 4 группы:

-передаточные функции;

-генераторы пробных сигналов;

-логические и нелинейные блоки.

-математические операции;

Любой блок имеет единственный выход. Генераторы не имеют входов, бинарные математические блоки и некоторые логические -2 входа, остальные -1. При изображении на структурной схеме блок связывается с другими блоками линиями. Единственная линия выходит из блока, количество входящих в блок линий должно точно соответствовать количеству входов.

Информацию по любому блоку Вы сможете получить по клавише F1 в режиме ввода блока (см.Ввод модели).

5. ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ АНАЛИЗА, СИНТЕЗА, ИДЕНТИФИКАЦИИ, МОДЕЛИРОВАНИЯ, ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ

В этой главе приведено описание интерактивных пакетов программ, разработанных для моделирования, идентификации, анализа и проектирования систем управления. Пакет программ - набор прикладных программ, взаимодействующих через управляющую программу типа меню.

IDPAC. Пакет IDPAC предназначен для анализа и идентификации линейных систем с одним выходом и несколькими входами. Как особый случай возможно использование моделей ARMA и ARIMA. Команды пакета позволяют проводить

79

моделирование, корреляционный анализ, спектральный анализ, параметрическую идентификацию, преобразовывать данные и выводить их на печать. Для параметрической оценки используются два основных метода: наименьших квадратов и максимального правдоподобия. Наличие макросредств позволяет образовывать новые команды и использовать практически все известные методы параметрической идентификации. В раннюю версию пакета были включены команды для многих методов идентификации, но в дальнейшем было показано, что почти все другие методы являются по сути дела комбинацией корреляционного анализа, спектрального анализа и двух основных методов, заложенных в пакете. Поэтому другие методы идентификации возможно использовать с помощью макросредств, что позволяет пользователю сконструировать требуемые команды и их модификации.

MODPAC. Существует много подходов для описания систем управления: аналитические способы во временной и частотных областях, параметрические способы, такие как уравнения пространства состояний, передаточные функции и матричные полиномы. Во многих случаях требуется перейти от одного описания к другому. Например, при цифровом управлении необходимо связать непрерывное время с дискретным. Все эти подходы и задачи реализованы в пакете MODPAC. В пакете также представлены средства для осуществления декомпозиции по Калману и вычисления наблюдателей.

SIMNON. Пакет SIMNON предназначен для моделирования нелинейных дискретных систем. В пакет включены генераторы шума, временные задержки, оптимизатор и средства для использования файлов данных пакета IDPAC как входных сигналов системы.

Пакет позволяет описывать соединения подсистем, которые могут быть двух типов: непрерывные и дискретные. Это делает пакет удобным для моделирования цифровых систем управления. Пакет содержит три типа данных:

два - для описания подсистем и один - для описания их соединений. Проиллюстрируем возможности пакета примером:

CONTINUOUS SYSTEM PROC "Integrator with input saturation Input u

Output у

State x Der dx

upr = if u<-0.1 then -0.1 else if u <0.1 then u else 0.1 dx = upr

END

DISCRETE SYSTEM REG "PI regulator with anti-windup Input yr у

Output u State i New ni Time t

80

Tsamp ts e=yr-y v=k*e+i

u=if v<ulow then ulow else if v<uhigh then v else uhigh ni=i+k*h*e/ti+h/tt*(u-v)

ts=t+h

k:l

ti:l

tt:0.5

h:0.5 ulow: -1 uhigh: 1 END

CONNECTING SYSTEM CON

"Connecting system for simulation of process PROC "with PI regulation by system REG

yr[REG]=l

y[REG]=y[PROC]

u[PROC]=u[REG] END

В этом листинге приведено описание системы с обратной связью, которая включает в себя непрерывный объект PROC и цифровой ПИ-регулятор REG. В качестве объекта выбран интегратор с насыщением по входу. Две подсистемы объединяются в одну с названием CON

Работу пакета иллюстрирует следующий аннотированный диалог:

ASHOW y

81