Появление и быстрое совершенствование микропроцессорных средств привело к широкому их использованию в различных областях народного хозяйств. Функциональная гибкость, высокая надежность, малые габариты и стоимость микропроцессорных средств обусловили целесообразность их применения в различной аппаратуре, в том числе в системах управления.
В связи с большими возможностями микропроцессорных средств по сравнению с аппаратными средствами аналоговой и цифровой техники, выполненными на основе использования схем малой и средней интеграции, появилась перспектива построения систем, реализующих более сложные функции управления при более высокой степени надежности.
Появление микропроцессорных средств привело к существенному изменению процесса проектирования цифровых систем управления. Это вызвано как использованием более сложных функциональных компонентов, так и новым архитектурным построением систем управления, заменой аппаратурной реализа|цш решением посредством программных методов.
Проектирование цифровых систем управления с микроЭВМ требует от разработчиков знания вычислительной техники и программирования на качественно новом уровне, опыта проектирования как технических средств, так и программного обеспечения. При проектировании цифровых систем управления с микроЭВМ разработчику приходится решать задачи, многие из которых возникают и при проектировании современных ЭВМ. Среди них - организация процессорных элементов и обеспечение их взаимодействия с памятью, построение каналов обмена информацией между микроЭВМ и внешними устройствами, согласование функционирования элементов системы, имеющих различную скорость работы и др.
Здесь проявляется важная особенность использования микроэвм в прикладных задачах управления. Она заключается в том, что микроЭВМ является частью системы управления. Ее выбор или, при необходимости, проектирование должны быть выполнены с учетом требований, налагаемых на систему конкретной сфе-1* ч
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................... 3
Глава!. Общие сведения о системах автоматического управления
с микроЭВМ. ............................. 5
§ 1.1. Структура цифровых систем управления............. 5
Терминология (5) .Влияние структуры цифровых систем на показатели стоимости и надежности (8) . Два класса структур цифровых САУ (12) . Автоматические системы с перестраиваемой структурой (15) .
§ 1.2. Задачи, решаемые микроЭВМ в системах автоматического
управления............................... 16
Основные требования, предъявляемые к САУ с микроЭВМ (16). МикроЭВМ в промышленных системах автоматического управления и регулирования (19). Применение микроЭВМ в авиационно-космической технике (25). МикроЭВМ в автоматизированных системах научных исследований (29). Другие области применения микроЭВМ в автоматических системах (32). Обобщенные функции микроЭВМ ч системах автоматического управления (36).
§ 1.3. Проблемы разработки и реализации систем автоматического управления с микроЭВМ................... 38
Особенности использования микропроцессоров и микроЭВМ в САУ (38). Проблема выбора микропроцессорных средств (39). Обеспечение заданных показателей качества управления (42). Рациональное распределение функций САУ между аппаратными и программными средствами (44). Выбор архитектуры управляющей микроЭВМ (45). Сопряжение цифровой и аналоговой частей САУ (47). Схемотехническое проектирование, разработка программного обеспечения и отладка САУ с микроЭВМ (47). Новые акценты в проблеме надежности микропроцессорных систем (48) .
§ 1.4. Повышение производительности микроЭВМ в САУ...... 48
Архитектура и производительность микроЭВМ в САУ (48). Аппаратные средства реализации прикладных алгоритмов (52). Вычислительные структуры с программируемой логикой (56). Аппаратные средства планирования задач • (66). Прикладное программное обеспечение (68).
Глава 2. Построение систем управления с микроЭВМ......... 70
§ 2.1. МикроЭВМ (состав, назначение, выбор и оценка)....... 70
( Особенности подхода к проектированию цифровых авто-
3)7
матических систем (70). Состав и назначение отдельных частей микроЭВМ (71 ). Основные характеристики, принципы выбора и оценка микроЭВМ (73). Микропроцессор с аппаратным принципом управления (86) . Микропроцессор с микропрограммным управлением (90).
§ 2.2. Ввод-вывод микроЭВМ в структуре систем автоматического управления........................... 94
Предварительные замечания (94) . Типовая схема БИС интерфейса (97) . Синхронный обмен данными (98) . Асинхронный программно управляемый обмен данными (ввод-зывод с квитированием) (100). Асинхронный аппаратно управляемый ввод-вывод. Режим прямого доступа к памяти (102). Обмен по прерыванию (103). Организация схем ввода-вывода (107). Быстродействующие преобразователи аналоговых сигналов. Сопряжение с микроЭВМ (114). Быстродействующие преобразователи цифровых сигналов (119).
§ 2.3. Программное обеспечение микроЭВМ.............. 120
Представление информации в микроЭВМ (120). Программирование микроЭВМ с постоянным набором команд (122). Функции команд микроЭВМ (131). Программирование микроЭВМ с изменяемым набором команд (134) Структура команд языков Ассемблер и Микроассемблер (142). Системное программное обеспечение (144).
§ 2.4. Этапы разработки и отладки микроЭВМ для САУ....... 150
Порядок разработки САУ с микроЭВМ (150). Этапы разработки управляющих микроЭВМ (152). Разработка схем алгоритмов прикладных задач (154). Функции и классификация систем автоматизированного проектирования (САПР) управляющих микроЭВМ (156) . Проектирование с использованием пульта отладки (159). Кроссовые САПР (161). Резидентные системы автоматизированного проектирования (162). Комбинированные САПР (165).
Глава 3. Методы исследования систем управления с микроЭВМ. 168
§ 3.1. Вводные замечания.......................... 168
Структура одномерной ЦАС (168). Задачи, решаемые ЦВМ (169). Методы исследования ЦАС (169). Линеаризация ЦАС (171).'
§ 3.2. Математический аппарат...................... 176
Основные понятия (176). Использование г-преобразо-вания (177). Импульсные фильтры (182). Передаточные функции непрерывной части ЦАС (183). Передаточные , функции ЦВМ (185). Передаточные функции ЦАС (187). Частотные характеристики (187).
§ 3.3. Исследование детерминированных процессов ......... 189
Построение переходных процессов (189). Устойчивость ЦАС (191). Оценка качественных показателей (192).
§ 3.4. Исследование случайных процессов ............... 1"
Статистические характеристики случайных процессов (193). Типовые случайные процессы (195). Расчет ошибок наг Л 971
Глава 4. Реализация на микроЭВМ элементов и устройств систем управления . . .......................... 199
§ 4.1. Дифференцирование цифровых последовательностей .... 199 Общие сведения (199). Алгоритмы дифференцирования (201). Методические ошибки дифференцирования (202) . Влияние шумов квантования (208). Оптимизация процесса дифференцирования (211).
§ 4.2. Цифровые интеграторы....................... 219
Общие сведения (219). Алгоритмы точного интегрирования (222). Двойное интегрирование (224). Влияние шумов квантования (225). Использование интеграторов в законах управления (226).
§ 4.3. Цифровые фильтры......................... 227
Два класса цифровых фильтров (227). Элементы теории • фильтров с конечной импульсной характеристикой (229) . Общая характеристика методов расчета БИХ-фильт-ров (234). Виртуальные структуры, некоторых цифровых фильтров (238). Требования к точности задания коэффициентов цифровых фильтров (240).
§ 4.4. Обнаружение и коррекция неисправностей........... 243
Кратковременные отказы (243) .Ошибки вычислений (244).
§ 4.5. Устройства классификации случайных сигналов........ 245
Постановка задачи (245). Математические модели классифицируемых сигналов (247). Статистические характеристики каузальных сигналов (249). Алгоритмы классификации (253). Реализация алгоритмов классификации на микроЭВМ (258).
Глава 5. Динамический синтез цифровых систем автоматического управления........................... 259
§ 5.1. Общие сведения о синтезе систем управления......... 259
Статические и динамические требования (259). Другие требования при синтезе (261). Критерии запаса устойчивости (261)- Критерии быстродействия (262). Особенности использования микроЭВМ (263).
§ 5.2. Использование цифровых винеровских фильтров....... 263
Основные соотношения для винеровских фильтров (263). ; Цифровые винеровские фильтры (266) • Определение пе-
рио да дискретности и вторичная оптимизация (269).
§ 5.3. Робастиые цифровые системы автоматического управления. 271 Общие сведения (271). Обеспечение требуемой точности (271). Использование типовых передаточных функций (275). Обеспечение запаса устойчивости (281). ; § 5.4. Программы для микроЭВМ, реализующие алгоритмы управления ............................. ... 283
Цифровая коррекция (283). Цифровые корректирующие обратные связи (285).
Приложение 1: Список команд микроЭВМ LSI-11.............. 289
Приложение 2: Изображения решетчатых функций............ 294
Приложение 3: Таблица интегралов...................... 298
Список литературы................................ 300
Предметный указатель............................. 311
Цена: 150руб.
