МП в системах управления

 

Под управлением обычно понимают целенаправленное воздействие на объект, в результате которого он переходит в требуемое состояние. Объектом управления назовем ту часть окружающего мира, на которую можно воздействовать с определенной целью. В качестве объектов управления можно понимать различные природные и искусственные системы, устройства, явления.

В нашем случае в качестве объектов управления следует понимать отдельные компоненты радиоэлектронной аппаратуры и всю систему в целом.

В каждый момент времени объект находится в одном из своих возможных состояний. Любой объект управления (рисунок 4.1) существует не сам по себе, а в окружающей его среде.

 

РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.1 – Взаимодействие объекта управления

с окружающей средой

 

Среда постоянно воздействует на состояние объекта. Эти воздействия можно разделить на три группы:

· объективно существующие и наблюдаемые воздействия (вход объекта X);

· управляющие воздействия, с помощью которых происходит управление объектом (управляющий вход объекта U0);

· неизмеряемые параметры среды и случайные изменения объекта (вход возмущений E).

Состояние объекта (выход объекта Y) можно представить параметрами, характеризующими его в каждый момент времени.

Управляющие воздействия U0 подаются на объект с определенной целью. Цель управления – это требуемое состояние или последовательность состояний объекта во времени. Цель должна быть описана с помощью параметров Y.

Таким образом, для управления объектом необходима следующая информация:

· перечень возможных состояний объекта;

· перечень входных параметров объекта и диапазоны изменения их значений;

· допустимые управляющие воздействия;

· характер возмущений;

· цель управления объектом.

На основе этой информации для достижения цели управления требуются алгоритмы и средства преобразования входов объекта в необходимые управляющие воздействия и цели управления – в последовательность состояний объекта. Под алгоритмом понимают конечный набор правил для однозначного преобразования исходных данных в выходные.

На рисунке 4.2 приведена обобщенная структура системы управления.

РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.2 – Структурная схема системы управления

 

В ней имеются датчики, предназначенные для измерения состояний внешней среды и объекта управления, устройство управления, формирующее команды управления, исполнительные устройства, преобразующие команды в управляющие воздействия на входе управления объекта.

Для целенаправленного функционирования устройства управления ему необходимо задать цель управления Z. Достижение цели осуществляется по алгоритму управления, представляющему собой набор блоков аппаратных средств или набор программ.

Программы используются в случае, когда в качестве устройства управления применяются управляющие микроконтроллеры или микро-ЭВМ.

При работе микро-ЭВМ и контроллеров в составе системы управления им приходится выполнять различные действия:

· принимать информацию от датчиков о состоянии окружающей среды и объекта;

· рассчитывать в реальном времени управляющие воздействия и передавать их на исполнительные устройства;

· отображать, при необходимости, информацию о текущем состоянии системы пользователю на индикаторах;

· принимать и обрабатывать команды пользователя по изменению условий процесса управления.

В высококлассной аппаратуре многофункционального назначения (телевидение, звукозапись и воспроизведение), для которой характерна повышенная сложность, использование микропроцессоров заметно сказывается на упрощении некоторых блоков при реализации определённого набора потребительских удобств. Выделяются 2 пути повышения рентабельности систем управления: разработка специализированных БИС для систем управления и разработка систем управления на базе микропроцессорных комплектов. При достоинствах первого пути (малые габариты, высокая надёжность, низкая себестоимость) он имеет существенный недостаток: даже при самых ничтожных изменениях электрических характеристик или функциональных возможностей требуется разработка новой схемы.

Второй путь, хотя и обладает некоторой функциональной избыточностью и требует большего числа интегральных схем, привлекателен тем, что для создания различных модификаций систем управления требуется замена только программы в ПЗУ, что существенно сокращает время на разработку систем управления. При выборе микропроцессорных комплектов следует ориентироваться на элементную базу с малым током потребления и большим диапазоном питающих напряжений, что позволяет создать универсальную систему управления для переносной и стационарной радиоэлектронной аппаратуры. В аппаратуре пониженных категорий сложности может использоваться часть компонентов системы управления, наиболее важных для потребителя, например, устройства для установки, поддержания и отсчёта частоты настройки, устройство запоминания кодов фиксированной частоты, различные электронные переключатели, индикаторы электронного отображения информации и др.