Обчислювальні та погоджувальні елементи.

Для реалізації складних алгоритмів управління необхідні обчислювальні машини. Залежно від конкретних задач управління використовують як аналогові, так і цифрові ЕОМ (електрнно-обчислювальні машини).

Аналогові обчислювальні пристрої використовують для додавання і віднімання дій в контурах управління, для обчислення похідних і інтегралів; аналогові ЕОМ застосовують і для побудови перебудованих моделей ОУ в адаптивних системах і т.д. В цих випадках реалізуються переваги аналогової техніки: велика швидкодія, робота в реальному масштабі часу, можливість безпосереднього сполучення з вимірювальними і виконавчими пристроями, відносна простота і висока економічна ефективність. Але недостатня точність і перешкодостійкість аналогових ЕОМ, незручність і обмежені можливості програмування, а також все зростаюча складність реалізації алгоритмів вимагають застосування цифрових ЕОМ.

При використовуванні цифрових обчислювачів в САУ необхідно перетворити аналогові сигнали в цифрові при введенні їх в ЦОМ (цифрові обчислювальні машини) і цифрові сигнали - в аналогові при їх виведенні. Для цього використовують відповідно аналого-цифрові (АЦП) і цифро-аналогові (ЦАП) перетворювачі (рис. 8).

 

Рис. 8. Спрощена схема цифрової САУ.

 

Аналого-цифрове перетворення здійснюють шляхом квантування безперервного сигналу за часом і по рівню.

Квантування за часом здійснюється на основі теореми Котельникова. В результаті використовування квантованих за часом сигналів система стає імпульсною. Отже, можна здійснити багатоточкове управління при якому один управляючий пристрій використовується для управління багатьма об'єктами (або різними параметрами одного об'єкту) шляхом послідовного перемикання.

У САУ використовують як спеціалізовані цифрові обчислювальні машини (ЦОМ), так і серійні ЦВМ. Спеціалізовані обчислювальні пристрої управління, інакше звані цифровими регуляторами, розробляються спеціально для конкретних САУ. Їх рационально використовувати в тих випадках, коли програми управління постійні і перепрограмування не потрібне. В даний час для цього все ширше використовують вбудовані мікропроцесори, що поєднують в собі великі алгоритмічні можливості з високою економічною ефективністю. Мікропроцесори широко використовують, наприклад, при побудові систем числово-програмного управління верстатами та іншими промисловими установками.

Для багатоточкового управління складними ОУ використовують серійні керовані мікро- і міні-ЕОМ (КОМ). Основними особливостями таких ЕОМ, призначених для застосування в САУ є:

- спрощена система команд;

- обмежений об'єм оперативної пам'яті (приблизно 64 кілобайт);

- скорочена довжина машинних слів (звично 2 байти);

- спрощений інтерфейс;

- наявність додаткових пристроїв для автоматичного схемного контролю роботи всіх блоків і резервування особливо важливих блоків для підвищення надійності роботи ЕОМ.

В даний час в САУ замість окремих ЕОМ використовують управляючі обчислювальні комплекси (УОК), що представляють собою уніфіковану систему технічних і програмних засобів, експлуатаційного забезпечення і стандартів. УОК використовуються в автоматизованих системах управління технологічними процесами (АСУ ТП) для автоматизації наукових і технічних експериментів, у випробувальних і вимірювальних САУ.

Набір технічних засобів УОК складається з процесорних пристроїв різної продуктивності, пристроїв вводу-виводу, пристроїв зв'язку з об'єктами (ПЗО), пристроїв передачі даних (ППД), мультисистемних засобів і інших пристроїв, що дозволяють компонувати найрізноманітніші САУ.

Області застосування САУ весь час розширяються, а складність і масштаби ОУ безперервно зростають. Тому у всіх САУ необхідно оперативно обробляти такі великі об'єми інформації, що в якості центрального обчислювача використовуються універсальні високопродуктивні ЕОМ.

Останнім часом з'явився ряд задач управління, для який недостатні можливості ні аналогових (мала точність і алгоритмічні можливості), ні цифрових (не достатня швидкодія) ЕОМ. До таких задач відносяться: управління рухомими об'єктами, коли траєкторія формується в процесі руху; задачі моделювання і ідентифікації складних об'єктів (включаючи біологічні) в реальному масштабі часу; створення комплексних тренажерів (наприклад, для підготовки льотчиків і астронавтів). Для вирішення подібних задач використовують гібридні обчислювальні системи, що поєднують в собі властивості аналогових і цифрових ЕОМ.