Описание программы модального управления в реальном времени

Программа модального цифрового управления написана на языке высокого уровня С++. Ее листинг приведен в приложении. Для трансляции программы используется компилятор Borland C++ версии 2.0.

В начале программы определены стандартные библиотеки, часть функций из которых будет использоваться в программе. Далее определяется ряд переменных, необходимых для работы специального драйвера с именем INTERRUP. EXE, который обслуживает плату ЦАП-АЦП. Этот драйвер загружается лишь один раз в оперативную память ЭВМ до начала компиляции программы управления MP1Y-PB.cpp. Кроме этого, для инициализации платы ЦАП-АЦП служит функция inicial (), а для ввода и вывода информации — функции getADC (), setDAC (), update ().

В классе МОУ1 определена функция koefmo1() вычисления коэффициентов модели объекта А1,В1,В2. В классе МРУ1 определены переменные KP, K1, KI — коэффициенты модального регулятора. Здесь же определен конструктор инициализации МРУ1() и функции koefmp () вычисления коэффициентов модального регулятора и mreg () вычисления управления.

В основной части программы (после main ()) сначала происходит инициализация графического режима работы дисплея, что позволяет наблюдать графики изменения во времени. Далее задается период ТК квантования (опроса) в тиках таймера BIOSа ЭВМ. Минимальное значение периода может быть установлено ТК=1тику =1/18.2 с = 0.0549 с.

Столь малый период квантования и высокое быстродействие современных ЭВМ позволяет управлять малоинерционными объектами, которыми являются тепловые объекты.

При инициализации с помощью конструктора МРУ1() создается объект с именем mp.

Программа разрешает также вводить с клавиатуры в любой момент времени новые значения величин XZ — сигнал задания, КР — коэффициент регулятора, b_p — корень характеристического уравнения, u — сигнал задания, что позволяет провести комплекс исследований динамики замкнутой системы управления. При этом за счет переопределения величины bt не происходит срыва работы системы в реальном времени.

Программа позволяет перейти в режим ручного управления. Для этого необходимо путем нажатия клавиши «u» ввести сигнал задания. Для перехода в автоматический режим путем нажатия клавиши «k» ввести значение коэффициента регулятора КР.

Элементом новизны в программе является такое использование функции biostime () возвращающей текущее время машины, которое позволяет запускать регулятор и все дополнительные операторы строго через заданный период квантования ТК. Реализуется эта идея с помощью конструкции.

bt = TK+biostime (0,0L);

if (bt — biostime (0,0L) = = 0L).

{.

bt = TK + biostime (0,0L);

операторы;

}.

Где.

bt = TK+ biostime (0,0L).

— упрежденное на величину ТК текущее время машины. Как видно из программы, операторы выполняются лишь в момент достижения текущим временем величины bt. Заметим, что при таком подходе сохраняется текущее время машины.

Для облегчения понимания работы программы в ее листинге имеются комментарии, поясняющие назначение отдельных операторов.

//MP1Y-PB.cpp Мод. регулятор с наблюдателем и упредителем.

//Необходимо упреждать на М+1 такт.

#include.

#include.

#include.

#include.

#include.

#include.

#include.

#include.

#include «drv-pb.cpp» .

#include «class-GR.cpp» .

#define ZERO_INIT (Object).

memset (((Object*)this), 0, sizeof (*this));

float A, B1, B2;

int M;

class MOY1.

{.

public:

void koefmo1(float, float, float, float);

};

void MOY1: koefmo1(float K, float T, float H, float TK).

{.

float G=H/TK; M=H/TK;

float C=G-M; A=exp (-TK/T);

B1=K*(1-pow (A,(1-C)));

B2=-K*(A-pow (A,(1-C)));

}.

class MPY1.

{.

float MI, W[100];

public:

float KP, KI, K1;//Для вывода в main.

MPY1();

void koefmp (float);

float mreg (float, float);

};

MPY1:MPY1()//Применять обязательно.

{ ZERO_INIT (MPY1);}.

void MPY1: koefmp (float BR).

{.

KI=pow ((1-BR), 3)/(B1+B2);

KP=(A+A*A-3*A*BR+BR*BR*BR+B2*KI)/(A*B1+B2);

K1=1+A-B1*KP-3*BR;

}.

float MPY1: mreg (float X, float X3).

{.

float E, EL, E1, EY, MIY, U;//Переменные разового действия.

E=X-X3;EL=E;

MIY=MI;E1=E;

if (M>0).

{.

for (int J=0;J<=M-1;J++).

{.

EY=A*E1+B1*W[1+J]+B2*W[J];

MIY=MIY+E1;E1=EY;

}.

}.

if (M==0) EY=E;

U=-KP*EY-KI*MIY-K1*W[M];

if (U>100){U=100;EL=0;}.

if (U<0){U=0;EL=0;}.

MI=MI+EL;

for (int t=0;t<=M+1;t++).

W[t]=W[1+t];

W[M]=U;

return U;

}.

void main ().

{.

int gdriver = DETECT, gmode;

initgraph (&gdriver, &gmode, «C:BC31BGI»);

inicial (); //Инициализация платы.

long TK=10;

float tk=TK/18.2; // Tk в с!

char ch=0;

float BR=.7,mt=2.5,Ko=1.1206,To=35.8,Ho=1.331;

// ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ.

GR graph=GR (mt);//Масштаб по t.

MOY1 moy;

MPY1 mp=MPY1();

moy.koefmo1(Ko, To, Ho, tk);M=M+1;//Упр. на М+1.

mp.koefmp (BR);

cout.precision (3);

float U, y, xz=40,WF=0;

graph.osi (tk);

long bty;

bty=TK+biostime (0,0L);

while (ch≠27).

{.

if (bty-biostime (0, 0L)==0).

{.

bty=TK+biostime (0, 0L);

gotoxy (48,2);

printf («Y=%.1f U=%.1f «, y, U);

gotoxy (46,3);

printf («Ko=%.3f To=%.1f Ho=%.2f», Ko, To, Ho);

gotoxy (52,1);

printf («tk=%.4f «, tk);

update ();

y=getADC (1);

U=mp.mreg (y, xz);

setDAC (U+WF, 2);

update ();

gotoxy (13,1);

cout <<" M" <<" «<<» A" <<" «<<» B1″ <<" «<<» B2 «;

cout.precision (4);

gotoxy (13,2);

cout <<" «<<» «<<» «<

gotoxy (15,3);

cout <<" Ki" <<" «<<» Kp" <<" «<<» K1″ <<" «<<» Bp" ;

gotoxy (15,4);

cout <<" «<<» «<<» «<

graph.Grafic (y, U,0,0,0,0,0,tk);

if (kbhit ()).

{.

ch=getch ();

switch (ch).

{.

case 'x':

case 'X':

gotoxy (8,5);

cout << «XZ=» <<< endl;

gotoxy (8,6);

cout << «XZ= «<

gotoxy (8,6);

cout << «XZ=»;

cin >> xz;

bty=TK+biostime (0, 0L);

break;

case 'f':

case 'F':

gotoxy (24,5);

cout << «WF=» <<< endl;

gotoxy (24,6);

cout << «WF= «<

gotoxy (24,6);

cout << «WF=»;

cin >> WF;

bty=TK+biostime (0, 0L);

break;

}.

}.

}.

}.

setDAC (40, 2);

update ();

}.