СБОРНИК
НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ

ISSN: 2307-6879
English | Русский

Последний выпуск
№2(92) Апрель - Июнь 2018

Переход от аналоговой реализации регулятора к цифровой

Выпуск № 2 (80) Апрель - Июнь 2015
Авторы:

А.Б. КОЛКЕР,
Ф.В. ШАМАЕВ
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2307-6879-2015-2-18-29
Аннотация
В данной статье подробно описывается подход к преобразованию аналоговой реализа-ции регулятора в аналогичную по своим характеристикам цифровую форму. Основной задачей является преобразование закона управления аналоговой схемы в программный код на языке программирования Си. В качестве исходного представления аналоговой формы регулятора берется электрическая принципиальная схема, по которой с помощью операторных замещений идентифицируется математическая модель, которая пред-ставляется в виде передаточной функции. Далее полученная передаточная функция по-средством Z-преобразования переводится в дискретное представление, рекуррентную форму которого возможно реализовать в виде текста программы для последующего вы-полнения на микроконтроллере. При вычислении дискретной передаточной функции необходимым является учет эмпирически найденного времени выполнения получившейся программы на микроконтроллере. Также важной задачей является нахождение коэффициента передачи программной части регулятора, который вычисляется на осно-ве коэффициента передачи, предшествующей микроконтроллеру. При вычислении коэффициента передачи программной части регулятора также учитывается разрядность и диапазон входного напряжения для аналого-цифрового преобразователя и разрядность выходного регистра, отвечающего за скважность сигнала широтно-импульсной модуляции, поступающего с выхода микроконтроллера. Также для вычисления коэффициента немаловажным является величина ограничения управляющего воздействия для каждой реализации регулятора. Как показал промежуточный эксперимент, необходимо вводить программные нелинейности, такие как ограничение на величину внутреннего состояния программного регулятора и величину, при превышении которой значением внутренней переменной, соответствующей «сигналу» управления, длительность импульса сигнала широтно-импульсной модуляции становится максимальной. Согласно результатам последнего эксперимента получившийся регулятор в достаточной степени обеспечивает требуемые параметры системы.
Ключевые слова: регулятор, микроконтроллер TMS320F240, передаточная функция, разностное уравнение, Z-преобразование, аналоговая реализация регулятора, программная реализация регулятора, язык программирования Си

Список литературы
1. Востриков А.С., Французова Г.А., Гаврилов Е.Б. Основы теории непре-рывных и дискретных систем регулирования: учебное пособие. – 5-е изд., пе-рераб. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – 476 с.

2. Денисенко В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. Ч. 1 [Электронный ресурс] // Современные технологии автоматизации. – 2007. – № 4. – C. 86–97. – URL: www.cta.ru/cms/f/364276.pdf (дата обращения: 19.03.2015).

3. Fedorov A. Корректная реализация разностной схемы ПИД регулятора [Электронный ресурс]. – Опубликовано в Интернет: 06.05.2012. – URL: http://habrahabr.ru/post/143388/ (дата обращения: 22.03.2015).

4. Fedorov A. ПИД-регулятор своими руками [Электронный ресурс]. – Опубликовано в Интернет: 18.06.2012. – URL: http://habrahabr.ru/post/145991/ (дата обращения: 22.03.2015).

5. PID control [Electronic resource] // Emile's Home-Brewing Site. – 2011. – Last update: May, 14th 2015. – URL: http://www.vandelogt.nl/htm/regelen_ pid_uk.htm (дата обращения: 02.06.2015).

6. Зайчиков А. Микроконтроллеры в управлении летательными аппарата-ми. ПИД-регулятор [Электронный ресурс] // Паркфлаер: web-сайт сообщества любителей радиоуправляемых моделей. – Опубликовано в Интернет: 23.05.2013. – URL: http://www.parkflyer.ru/blogs/view_entry/1525/ (дата обра-щения: 21.04.2015).

7. Toochinda V. Digital PID controllers [Electronic resource] / RDiPT, De-partment of Mechanical Engineering Kasetsert University. – [S. l.], June 2011. – URL: http://www.scilab.ninja/doc/b4/pid.pdf (accessed: 22.03.2015).

8. TMS320F240 DSP Controller (Rev. E). – Dallas, Texas: Texas Instruments, 2002. – 105 p. – URL: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tms320f240.pdf (accessed: 22.03.2015).

9. Керниган Б.В., Ритчи Д.М. Язык программирования СИ: пер. с англ. – 2-е изд. – М.: Вильямс, 2009. – 292 с.

10. Джехани Н. Программирование на языке Си: пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1988. – 270 с.
Просмотров: 1274