Современные промышленные управляющие системы широко используют цифровую техникку ( промышленные компьютеры, программируемые контроллеры) для регулирования аналоговых параметров: температура, давление, уровень, расход и т. д. Значения этих параметров измеряются аналоговыми датчиками и управление ими часто осуществляется аналоговыми исполнительными устройствами, для связи которых с цифровыми устройствами используют аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) Рис. 104

 

Рис. 104 Блок схема цифровой системы автоматического регулирования.

АЦП – аналогоцифровой преобразователь

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь

ИУ – исполнительное устройствo

Д – датчик

О - объект

Эти системы также замкнуты цепью обратной связи , по которой осуществляется контроль регулируемого параметра, а регулятор реализуется, как компьютерная программа. Задачей программы является вычисление рассогласований и вычисление исполнительных воздействий в соответствии с запрограммированными свойствами регулятора. Так как цифровые устройства работают с цифровыми сигналами, то аналоговые сигналы надо разделить на дискретные ступени и осуществить дискретизацию аналоговых сигналов по уровню и по времени. Величина шага дискретизации как по уровню ∆ Х так и по времени Т_D зависит от того, с какой точностью надо аналоговый сигнал преобразовать в цифровой. Чем меньше шаг ∆ Х и Т_D тем больше точность преобразования. Рис. 105

 

Рис.105 Дискретизация по уровню ∆Х и по времени Т_D.

∆ Х определяет необходимое число разрядов регистра АЦП, а Т_D определяет частоту тактового генератора fD =1/ Т_D, задающего интервал дискретизации.

При цифровом регулировании рассогласование между параметром и заданием фиксируется лишь в моменты дискретизации 1Т_D , 2Т_D, 3 Т_D,... nТ_D, где фиксируются значения отклонений «е». Вместо интегрирования отклонений при цифровом регулировании происходит их суммирование, а вместо дифференцирования берётся разность между следующими друг за другом отклонениями. В момент nТ_D получаем регулирующее воздействие Yn.

Можно записать составляющие:

 

Рис. 106 Поясняет формирование регулирующего воздействия Y цифрового PID – регулятора.

 

Рис.106 Регулирующего воздействия Y цифрового PID – регулятора при ступенчатом изменении отклонения «е».