Построение структурной схемы дискретной системы автоматического управления

Размещено на http://allbest.ru/

Введение

Структура системы автоматического управления (САУ) состоит из двух основных узлов: объекта управления (ОУ) и управляющего устройства (УУ). Под управлением понимается процесс воздействия на ОУ с целью обеспечения требуемого течения процессов в ОУ или требуемого изменения его состояния. Структурная схема САУ приведена на рис.1. Состояние ОУ характеризуется величинами Xj...x_n. От УУ на вход ОУ поступают управляющие воздействия У1---Ут- На вход УУ подаются задающие воздействия gi...gk, содержащие информацию о требуемом состоянии ОУ. Дискретное управляющее устройство координирует действия объекта управления; оно вырабатывает в определенной временной последовательности управляющие сигналы, под воздействием которых в ОУ выполняются определенные действия. Необходимо уяснить и запомнить разницу между управляющим воздействием и управляющим сигналом.

Разработать электрическую принципиальную схему дискретного управляющего устройства, используя принцип жесткой логики на интегральных микросхемах кр1532, к533, к155 включающее реле если сработало n=3 датчика из N=15 датчиков, а так же устройство индикации номера контролируемого датчика, при этом преобразователь кода на ИМС логики тех же серий.

Этапы проектирования ДУУ по принципу жесткой логики (не программа , а схема).

1. Построение структурной схемы дискретной системы автоматического управления и формализация задачи

микросхема дискретный комбинационный интегральный

Основные задачи этапа:

а) Построение структурной схемы ДСАУ

б) определение назначения ее блоков

в) определить принцип работы устройства в целом и его взаимодействие с другими блоками схемы

Нарисуем структурную схему:

рис. 1

ОУ - объект управления;

БД - блок датчиков;

БЦИ - блок цифровой индикации;

- управляющие сигналы;

- задают количество подключенных датчиков и определяют количество опрошенных датчиков;

С - сигнал синхронизации;

По условию задачи к ДУУ подключается реле

- сигнал к реле.

После сигнал поступает на БЦИ, оно содержит 3 индикатора, 2 из них используются для индикации проверяемого в данный момент датчика, и один для индикации в двоичном коде его состояния.

ОУ выполняет команды ДУУ по выбору и подключению очередного датчика, оценивает их состояние, подсчитывает количество опрошенных и сработавших датчиков. При этом каждое действие выполняется под действием сигналов ДУУ.

От ОУ существует обратная связь с ДУУ, в итоге получаем структурную схему ДСАУ.

i - номер очередного датчика;

j - номер очередного сработавшего датчика.

Одним из способов определения того, что количество сработавших датчиков не менее заданного применяется метод:

Предварительно в ОУ записывается количество сработавших датчиков, при обнаружении каждого сработавшего датчика из этого числа вычитается единица.

При достижении нуля формируется сигнал для реле. Для формального рассмотрения алгоритма работы ДУУ вводятся операторы у (управляющие сигналы ДУУ) и логические условия Х ( входные сигналы ДУУ )

В зависимости, от которых он принимает решение о дальнейших действиях.

- оператор который приравнивает номер датчика к нулю (i=0) ( установка в исходное состояние );

- определяет количество сработавших датчиков (j=3);

- оператор который увеличивает значение i на единицу (i+1);

- j-1;

- сигнал который подключает датчик для измерений ;

- формирует сигнал для срабатывания реле.

- если датчик сработал , не сработал ;

- если количество датчиков i?15 , если i>15 ;

- если j=0 (количество опрошенных датчиков ?15) если j>0;

2. Построение схемы алгоритма работы ДУУ

рис.2

На рис.2 Символом а_n условно обозначаются внутренние состояния схемы ДУУ, при этом каждое из них изменяется после формирования каждой команды у_n, причем начальное и конечное состояния автомата приравниваются для возможности начала следующего цикла проверки датчиков. После блоков условного перехода состояние автомата не изменяется и не обозначается отдельным символом, т.к. при этом производится лишь проверка выполнения условия по признаку Х_n, при этом сохраняется предыдущее состояние.

Таким образом, в данном автомате получилось шесть состояний и можно приступать к построению графа функционирования.

3. Построение графа функционирования

УУ является последовательным логическим устройством, команда которого выдается в след, такте зависит от того какая команда выдается в текущем такте, для определения состояний устройство производиться различно блок схемы с состояниями где

- обозначает начало и конец блок схемы.

- выходы операторных блоков.

Состояния в графе функционирования представляются узлами виде кружков с номером состояния, стрелки показывают направления переходов.

Если значение признано это соответствует отрицанию выполнения условия и обозначается инвертором.

рис.3

Таблица 1 Кодирование состояний.

4. Структурная схема ДУУ

рис.4

RSG триггеры C=R.

RS триггеры образуют трехразрядный регистр текущего состояния. Комбинационная схема по значениям выходов этих триггеров и сигналов от ОУ определяет новое состояние в которое должно перейти ДУУ после этого формируется на выходе сигналы, поступающие на вход триггера () и по положительному фронту синхронизирования сигнала поступающего на вход триггера устанавливаются новые состояния триггеров.

Второе назначение комбинационной схемы это формирование управляющих сигналов для ОУ.

5. Построение таблицы функционирования ДУУ

Таблица функционирования содержит графы в которые заносятся данные значения входных, данные составляющей и выходные сигналы.

Таблица переходов.

Х - любой сигнал.

Табл.3

6. Построение системы выходных логических уравнений

Для каждой строки таблицы функционирования составляется логическое уравнение в левой части каждого переменные в графе выходных величин, в правой части логическое выражение через текущее состояние и значение условий перехода.

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Для каждой выходной величины определяют логическое выражение:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

7. Построение логической схемы комбинационного узла

По полученным логическим функциям:

Рис.5

8. Построение принципиальной электрической схемы

Для получения принципиальной электрической схемы необходимо осуществить выбор ИМС и проставить позиционные обозначения на схеме. На рис. 6 приведена принципиальная электрическая схема ДУУ. В качестве дешифратора используется ИМС К155ИД4, преобразующая трехразрядный двоичный код в инверсный восьмеричный. Для получения прямых сигналов внутреннего состояния к его выходам подключены инверторы, для чего используется ИМС КР1533ЛН1. Комбинационный узел реализован на ИМС КР1533ЛИ1 и КР1533ЛЛ1. Для регистра состояний используются два корпуса ИМС К155ТМ2, каждый из которых содержит по два асинхронных RS - триггера с инверсными выходами. Данный вид ИМС совмещает RS-триггер асинхронный и D-триггер синхронный, т.е. вход синхронизации C распространяет свое действие только на триггер типа D. В схеме, приведенной на рис. 6., D-триггер не используется и не изображен. В соответствии с функциональной схемой требуется синхронный RS-триггер с прямыми входами, поэтому для его получения на входы подключены лог. элементы И-НЕ, которые позволяют одновременно и синхронизировать триггер, и проинвертировать его активные уровни, т.е. произвести компенсацию инверторов на входах S и R.

Вывод

Выполняя работы, я ознакомился с принципиальной электрической схемой ДУУ, научился строить логическую схему и вкратце ознакомился с принципом работы устройства, его предназначением, строением. Освоил принцип жесткой логики.

Размещено на Allbest.ru