Слаботочка Книги 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 |
|