Слаботочка Книги

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [108] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130

рования электроприводов позволило сократить время модельного эксперимента по сравнению с гpaдициoнныf применением ЭВМ в 50-70 раз.

В настоящее время в различных отраслях промышленности создаются интегрированные САПР. Эти системы включают в себя все основные стадии проектирования изделия; формирование технического задания на проектирование, поиск оптимального технического решения иа первичной стадии проектирования, разработку и изготовление конструкторской документации, технологическую подготовку производства, выполнение научных исследований. Естественно, что каждая из этих стадий представляет собой крупную самостоятельную задачу единой САПР.

Поэтому САПР определяют как совокупность взаимосогласованных и увязанных друг с другом моделей стандартных и типовых (программируемых) процедур, предназиаченньгх для принятия проектных решений на основе математических методов и средств вычислительной техники с целью построения в памяти ЭВМ информационной (цифровой) модели проектируемого объекта.

Особенно важным этапом САПР является первичная стадия проектирования, обеспечивающая с учетом развития науки, техники и технологии получение наиболее эффективных технологических решений для изделия в целом н его узлов. Именно на этой стадии закладывается не менее трех четвертей инженерных успехов и неудач. Эта стадия САПР представляет собой сложную разветвленную программу, состоящую из большого числа подпрограмм, каждая нз которых решает конкретную частную задачу.

В настоящей книге в соответствии с ее назначением рассматриваются лишь вопросы, относящиеся к автоматизации проектирования систем автоматического управления электроприводами на первичной стадии проектирования (моделирование, синтез) с применением ЭВМ, В этих целях широко используются как АВМ, так и ЦВМ,

Пока не существует четкого разграничения областей применения АВМ н ЦВМ, На практике имеется много сторонников обоих видов вычислительных машин. Вместе с тем следует заметить, что при создании интегрированных САПР основным направлением выбрано использование ЦВМ как Имеющих большие перспективы и возможности.

В различных отраслях промышленности прн создании САПР разрабатываются специализированные автоматизированные рабочие места (АРМ), которые оснащаются необходимым математическим обеспечением ЦВМ на проблемио-орнеитнроваином языке п периферийными устройствами ввода и вывода информации, графопостроителями (планшетный и рулонный), устройствами ввода информации с чертежей (графоповторнтелями), графическими дисплеями и др. Вместе с тем нельзя ие отдать должного удобству использования АВМ при исследованиях и особенно прн вариационном анализе АСУ ЭП.

в соответствии с изложенным выше в последующих параграфах настоящей главы рассматриваются нанболее эффективные и перспективные методы анализа и синтеза АСУ ЭП с применением как ДВМ, так и ЦВМ.

fO-2. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА АВМ

Процесс моделирования на АВМ состоит из следующих этапов [46]: а) алгоритмизации задачи моделирования, т. е. подготовки исходного математического описания системы управления к виду, удобному для моделирования; б) программирования задачи, т. е. составления структурной схемы модели на АВЛ1 и расчета ее с-снов-ных параметров; в) ввода программы в АВМ п ее отладки, т. е, составления и реализации наборной схемы на конкретной АВМ, проверки адексатиости электронной модели и исходного математического описания системы; г) эксплуатации программы, т. е. исследования системы иа модели, решения конкретных задач анализа и синтеза, регистрации результатов моделирования.

Два первых этапа моделирования - алгоритмизация и про-грамлшрование - тесно связаны между собой как по своим задачам, так и по методологическим принципам, положенным в их основу. В литературе методологическая основа решения первых двух этапов моделирования получила название метода моделирования.

Существует три метода моделирования систем управления на АВМ: а) метод решения дифференциальных уравнений системы;

б) метод решения дифференциальных уравнений илн реализации передаточных функций и характеристик отдельных звеньев системы;

в) структурный метод моделирования.

Первый метод, а также второй при ориентации на дифференциальные ураанеиня в настоящее время используются для моделиро вавня систем управления крайне редко. Основными недостатками моделирования по днфференцнальны.м уравнениям являются трудности записи н преобразования нелинейных дифференциальных уравнений, особенно при графическом нли табличном способе задания характеристик нелинейных звеньев, несоотБетствии машинных и реальных промежуточных переменных, вследствие чего прн моделировании исключается возможность исследования и синтеза различных корректирующих связей.

Метод реализацн1[ передаточных функций и характеристик отдельных звеньев системы базируется иа использовании основного соотношения операционного усилителя (ОУ)

(р) и го с (р) - комплексные сопротивления входной цепи цепи обратной связи ОУ.

На основе (10-1), включая в обратную связь н на вход ОУ различные кo;бннaции резисторов и конденсаторов, можно получить различные передаточные функции, соответствующие основным типовым линейным звеньям автоматических систем. Для нелинейных звеньев используются схемы, представляющие собой комбинацию ОУ и нелинейных диодно-потенцпометрических цепей и реализующие основные типовые нелинейные характеристики. Для реализации непрерывных нелинейных ф>т!кций используются нелинейные функциональные преобразователи В ряде руководств по люде-лированию имеются таблицы схем соединения элементов АВМ для моделирования типовых лниейных и нелинейных звеньев структурных схем систем регулированпя. Переход от структурной схемы системы к структурной схеме модели состоит, таким образом, в выборе соответствуюшлх схем из таблиц и соединении их между собой в соответствии с конструктивными особенностями конкретной АВМ. В связи с использованием в качестве исходного математиче ского описания структурной схемы АСУ ЭП этот метод моделирования получил название структурного. Однако такой подход к со ставлению структурной схемы модели пригоден лишь для моделирования простых типовых систем автоматического регулирования, В нем отсутствуег единый методологический подход к составлению структурной схемы модели и расчету ее параметров, не раскрыта методика реализации нетиповых и сложных звеньев структурной схемы, не учитывается возможность наличия в исходной структурной схеме дифференцируюшлх звеньев. Эти основные недостатки создают значительные трудности при моделировании систем управления.

Более совершенный структурный метод характеризуется тем, что два первых этапа моделирования - алгоритмизация и программирование - связываются между собой единым методологкческим подходом, основанным иа описании системы структурной схемой н на предварительном преобразова1£ии структурной схемы, делающим переход к структурной схеме модели и расчет ее параметров формальным и достаточно простым даже в случае моделирования системы высокого порядка с большим числом нелинейностей. Основными отличительными чертами такого структурного метода являются: а) использование в качестве исходного математического описания структурной схемы системы; б) минимизация структурной схемы и преобразование ее в детализированную схему; в) формализация перехода от структурной схемы системы к структурной схеме модели и расчета ее коэффициентов; г) проверка правильности расчета коэффициентов модели на основе правил направленного нормирования структурных схем; д) проверка соответствия набранной па АВМ модели системы ее исходной структурной схеме.

Ниже эти основные черты рекомендуемого структурного метода рассматриваются более подробно.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [108] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130