Обобщенный алгоритм синтеза на ЦВМ нелинейных АСУ ЭП строится по модульному принципу и а базе математического аппа­рата формирования инверсных разностных уравнений и решения основных типовых задач синтеза, рассмотренных выше.

Модуль представляет собой совокупность операторов, позво­ляющих решать ту или иную типовую частную задачу в общей разветвленной программе синтеза. Модульный (блочный) принцип позволяет, с одной стороны, решать различные задачи синтеза с помощью одних и тех же блоков, с другой стороны, при создании единой системы САПР разработка и отладка каждого отдельного блока может производиться независимо от других. Совокупность типовых модулей (блоков) и логических операторов осуществляется построением обобщенной структурной схемы программы решения общей задачи синтеза на базе выбранного математического алго­ритма,

На рис. 11-2 представлена обобщенная структурная схема структур и о-пар а метр и чес к ого и функционального синтеза автома­тических систем управления вообще и электроприводами в част­ности на базе инверсии алгоритма численного метода последова­тельного типа, выбранного в качестве математической основы методов анализа и синтеза, излагаемых в настоящей книге.

Алгоритм изображен В ОСНОВНОМ В укрупненном блочном (мо­дульном) представлении. Лишь отдельные операторы выделены

из блоков для более наглядного представления об алгоритме син­теза. Практически все простейшие операторы входят в тот или иной модуль нли блок управления (диспетчер системы), который для простоты на рис. 11-2 не приведен.

При наличии отдельного блока управления в схеме алгоритма САПР после ре­ализации операций, пре­дусмотренных каждым мо­дулем, происходит обраще­ние к блоку управления и логическим операторам для определения дальнейшего пути решения задачи.

Ьлон формирования обратной связи до производной координаты

і@У

Блок опроса места Включения обрат - ной связи по производной координаты

азаческая [^/реализуемость обратной ^бяза по производной joopduean

Да

Содержание и последова­тельность основных операций лри реализации обобщенного алгоритма синтеза, изображен­ного на рнс. 11-2, заключаются в следующем

Блок формирования обратной связи * по произведении! координат

м опроса песта Включения связи по произведению координат

влок выбора аппроксимирующей связи

1. В блок 1 вводятся исход­ные данные для проектирования системы, а именно, массивы уз* лов интерполяций всех нелиней­ностей и внешних возмущений <р (0> все постоянные коэффици­енты, критерии, которым дол­жна удовлетворять проектиру­емая система, задачи синтеза, начальные условия для всех пе­ременных, шаг интегрирования и другне известные нли задава­емые исходные данные.

Блок анализа Проведенной коррекции Рис. 11-2

2. Блок 2 обеспечивает фер­ми рование разностных уравне - ний для анализа АСУ и инверг сных разностных уравнений для решения задачи синтеза на базе алгоритма последовательного типа. Он представляет собой пакет стандартных подпрограмм для различных звеньев АСУ, который формирует математи­ческое обеспечение рассматрива­емой задачи.

3. После формирования ин­версного разностного уравнения для каждого элементарного зве­на а блоке 2 логическим операг тором 3 проверяется условие: все ли параметры звензґ извес­тны на основании данных бло­ка 1 ?Если это условие выполняет­ся, то происходит переход к блоку 7 для решения дальней - в противном случае осуществи

Шйх задач ляется

® блоке 4 в СООТВЄТСТВІ етге к или с найденной Я ОГіЛ/кІІйТІ ^___

синтеза рассматриваемого эвена; переход к блоку 4

в соответствии с уравнениями (11-3—11-6), с исходным ззда - в процессе синтеза структурой звена осуществля- °лредедение неизвестных или искомых варьируемых-параметров звена

Определение параметров звена осуществляется либо в диалоговом режиме опе­ратором на базе вариационного поиска, либо непосредственно по простейшим соотношениям, связывающим структуру н характеристики звена с численными значениями его параметров.

5. В логическом операторе 5 осуществляется проверка выполнения задача синтеза, которая записана в блоке 1. Если полностью реализована поставлен­ная частная задача синтеза (например, параметрический синтез какого-либо звена или группы звеньев) илн завершен структурно-параметрический синтез всех звеньев системы и определены параметры спроектированных звеньев, то осуществляется переход к блоку 24 анализа спроектированной системы.

6. Если задача не выполнена (например, спроектировано рассматриваемое звеио, но не завершен синтез последующих звеньев), то осуществляется Переход с помощью оператора 6 к блоку 2 для формирования последующих разностных уравнений и синтеза других звеньев.

7. Блок 7 определения суммарного входного воздействия реализует ин­версные разностные уравнения вида (11-1) и представляет собой набор инверс­ных разностных уравнений для различных типовых звеньев АСУ. В частном случае эти уравнения могут непосредственно формироваться на базе уравнений состояния системы, представленных в форме уравнений (10-24), их инверсией с помощью выражений (11-1), что требует включения в блок 7 дополнительной рабочей подпрограммы.

8. Логический оператор 8 проверяет реализуемость входного воздействия прямой связью, т, е, воздействием только предыдущего по структуре системы звена. Иными словами, в операторе 8 выясняется вопрос: необходимо ли изме­нение структуры рассматриваемого звена введением дополнительных корректи­рующих обратных связей или нет? Если это условие выполнено, то осуществля­ется переход к логическому оператору 9; в противном случае осуществляется переход к блоку 1L

9. Операторы 9 и 10 осуществляют те же задачи, что и описанные выше one*' раторы 5 и 6.

10. Общий блок формирования обратных связей состоит из трех основных программных модулей: модуля формирования обратной связи по координате (II); модуля формирования обратной связи по производной координаты (15) и модуля формирования обратной связи по произведению координат (/5). Другие формы обратных связей в АСУ ЭП применяются сравнительно редко, но в слу­чае необходимости может быть сформирован соответствующий дополнительный модуль и введен в общий блок формирования обратных связей. Программные модули 11, 15, 18 в обобщенной структурной схеме алгоритма синтеза располо­жены в логической последовательности, обеспечивающей при проектировании оптимизацию структуры звена с точки зрения ее простейшей реализации.

11. Невыполнение условия реализуемости суммарного входного воздей­ствия прямой связью с помощью оператора 8 приводит к переходу к блоку 11.

В этом блоке определяется подлежащее реализации суммарное входное воздей­ствие обратных связей из (11-7) и формируется процедура определения

формы характеристики обратной связи по координате.

12. В блоке 12 сформирована процедура последовательного опроса места включения обратной связи; в результате операций, выполненных по программам блоков 11 и 12, определяется форма характеристики обратной связи по каждой координате, вводимая в память машины или на дисплей.

13. В логическом операторе 13 решается вопрос о возможности реализации суммарного входного воздействия обратных связей на звено с помощью про­стейшей линейной обратной связи по какой-либо координате. Эта операция в диа­логовом режиме решается проектировщиком на основе анализа выводямых на дисплей статических характеристик обратных связей по различным координа­там, что значительно ускоряет процесс проектирования; вместе с тем эта опера­ция может быть формализована и выполнена непосредственно ЦВМ.

14. Если линейная обратная связь по координате реализуется, то осуще­ствляется переход к блоку 4 для определения параметров связи. В противЕїом случае осуществляется переход к оператору 14.

]5. Логический оператор 14 проверяет возможность физической реализа-

нелинейной обратной связи по какой-либо координате. Эта операция может «подняться так же, как и в логическом операторе 13. Если нелинейная обрат­ная связь по координате реализуется, то осуществляется переход к оператору 4 лля определения параметров связи.

16. В случае невозможности реализации суммарного входного воздействия обпатных связей на звено с помощью обратной связи по координате осуще­ствляется переход к следующему программному модулю формирования обрат­ных связей. В обобщенной структурной схеме алгоритма синтеза процедура формирования обратных связей по производной координате (блоки 15, 16 и опе­ратор Ю или по произведению координат (блоки 18, 19 и оператор 20) анало­гична формированию обратной связи по координате (блоки 11, 12 и оператор 13).

17. спецификой программного модуля 15 является дополнительная опера* ция выделения приращений координат и формирования обратной связи обра­щением не к абсолютным значениям координат на каждом шаге, а к нх прира­щениям. В остальном обратная связь формируется так же, как линейная обрат­ная связь по координате.

18. Программный модуль формирования обратной связи по произведению координат 18 отличен от двух предыдущих, так как процедура поиска такой связи опирается на семейство характеристик и по своему существу представляет собой поиск характеристики линейной обратной связи с переменными парамет­рами (коэффициент обратной связи, являющийся функцией одной из коор­динат).

19. Блок 19 опроса места включения связи по произведению координат также имеет специфическую процедуру, так как предусматривает обращение одновременно к двум координатам, что усложняет процесс поиска места вклю­чения связи. Вместе с тем эта процедура может быть упрощена, так как весьма часто обратная связь по произведению координат в АСУ ЭП реализуется по вполне определенным координатам, что позволяет сделать поиск направленным.

20. Относительно логических операторов 17 и 20 следует иметь в виду то же, что было сказано выше относительно оператора 13.

21. В случае, если суммарное входное воздействие обратных связей на рас­сматриваемое звено не реализуется одной нз рассмотренных выше связей, то осуществляется переход к блоку 21 выбора аппроксимирующей связн. Программ­ный модуль этого блока предусматривает аппроксимацию суммарЕЮГО входного воздействия обратных связей на звено воздействием наиболее простой линейной связи по какой-либо координате с таким расчетом, чтобы остаточное воздействие, не реализованное этой связью, было бы минимальным. В этом же программном модуле предусмотрено выделение из суммарного воздействия обратных связей остаточного воздействия, не реализованного аппроксимирующей обратной связью, по уравнению

£ •*/ ост{= £ щ, і o. cїі

где —суммарное входное воздействие обратных связей на звено; x; o. ci —

воздействие выбранной аппроксимирующей обратной связн; x/0ZTi —■ остаточное воздействие.

22. Далее осуществляется коррекция искомого решения, т. е. предпола­гается, что задача выполнена и остаточным воздействием обратных связей можно пренебречь. Затем осуществляется переход к блоку 22 анализа проведенной коррекции, в котором сформулирована процедура анализа спроектированной части системы по уравнениям в форме (10-24) в предположении, что ка вход этой части системы подается скорректированное суммарное входное воздействие.

23- В логическом операторе 23 осуществляется сравнение полученного ь блоке 22 результата анализа скорректированной системы с исходным заданием, записанным в блоке /, и определяется допустимость произведенной коррекции. если коррекция допустима, то осуществляется переход к блоку 4 для определе­ния параметров корректирующей связи. В противном случае осуществляется переход к блоку // для осуществления поиска в описанной выше последователь­ности дополнительной обратной связи, реализующей остаточное воздействие.

24 Логические операторы 3, 13, 14, 17, 20 и 23 имеют обращение к блоку 4, где осуществляется определение параметров звеньев, а затем в логическом опера­торе 5 проверяется условие полного выполнения задачи. Если задача выполнена, то, как указывалось ранее, осуществляется переход к блоку 24, где произво­дится анализ спроектированной системы,

25. В логическом операторе 25 производится сравнение полученного ре­зультата анализа спроектированной системы с исходным заданием, сформули­рованным в блоке / Еслн полеченное решение неприемлемо, то вновь происхо­дит переход к блоку 11 и осуществляется повторный цикл структу рно-парамет - рического синтеза системы, описанной выше, Еслн решение приемлемо, то осу­ществляется переход к блоку 26 вывода данных.

26, В блоке 26 осуществляется вывод интересующей проектировщика ин­формация на устройство печати или графопостроители в соответствии с заданием, предусмотренным в блоке /.

На этом процедура поиска решения на первичной стадии проектирования заканчивается (оператор «Конец»),

Как следует из - приведенного выше описания, структурная схема обобщенного алгоритма синтеза нелинейных АСУ, построен­ная по модульному принципу, имеет разветвленный характер и отражает все трн основные задачи синтеза, причем поиск иско­мого решения носит направленный характер, имеющий целью опти­мизировать систему, о чем будет подробнее сказано ниже.

Разветвленная программа, представленная на структурной схеме рис. 11-2, носит достаточно общий характер и отражает основные этапы синтеза АСУ. Вместе с тем она не является исчерпывающей и в случае необходимости в нее могут'быть включены дополни­тельные модули, характерные для специфических задач. Напри­мер, при синтезе адаптивной системы управления структурная схема алгоритма должна быть дополнена модулем определения характеристик адаптивного регулятора (звеиа). Однако матема­тический алгоритм и логическая процедура синтеза неизменно сохраняются.