ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципы построения и архитектура мультимикропроцессорных систем адаптивного программного управления из "Адаптивные робототехнические комплексы " Технической базой для реализации адаптивных систем программного управления РТК является электронно-вычислительное оборудование вместе с соответствующим математическим обеспечением. Состав и конфигурация этого оборудования для конкретного РТК определяется в основном структурой и сложностью системы программного управления. Обычно система управления РТК имеет иерархическую структуру, включающую следующие уровни иерархии 1) исполнительный (тактический) 2) координирующий (стратегический). [c.94] На исполнительном уровне осуществляется индивидуальное адаптивное программное управление отдельными роботами и станками, входящими в состав РТК- На координирующем уровне производится координация и синхронизация работы индивидуальных систем управления в соответствии с тем технологическим процессом, который должен быть автоматизирован с помощью РТК- Таким образом, речь идет, по существу, об организации группового адаптивного управления оборудованием РТК. [c.95] Рассмотрим сначала принципы и особенности построения индивидуальных систем управления оборудованием РТК на базе микропроцессоров и микроЭВМ. Прежде всего заметим, что в принципе такие системы можно реализовать на универсальных больших или мини-ЭВМ путем создания соответствующего программного обеспечения. Однако этот путь нерационален. [c.95] Микропроцессор представляет собой большую интегральную схему (БИС), функциональные возможности которой эквивалентны схеме, содержащей десятки тысяч обычных дискретных элементов (транзисторов, резисторов и т. п.). Гибкость и универсальность микропроцессора обеспечивается тем, что реализуемые им арифметические и логические операции задаются программным путем. Отечественной промышленностью выпускаются микропроцессоры различных серий К580, К589 и т. д. [c.96] На базе микропроцессоров создаются специализированные микропроцессорные модули (МПМ), представляющие собой функционально законченные и конструктивно оформленные на одной плате устройства, состоящие из микропроцессора и вспомогательных микросхем (интерфейсные схемы, обеспечивающие связь микропроцессора с внешними устройствами, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи, БИСы постоянной и перепрограммируемой памяти, контроллеры прерываний и прямого доступа в память и т. д.). [c.96] Преимущества таких ПМК по сравнению с обычными электронными схемами с жесткой (неизменной) структурой заключаются в высокой гибкости, универсальности и надежности. В развитых капиталистических странах более 80 фирм выпускают около 150 моделей логических и регулирующих ПМК. Эти ПМК уже применяются в 35 % автоматизированных систем управления технологическими процессами [95]. [c.96] Появление и широкое использование регулирующих ПМК вместо традиционных жестких регуляторов аналогового или цифрового типов знаменуют собой новый шаг в совершенствовании средств управления. В связи с этим принципиально изменяется даже сама методология конструирования систем автоматического управления она основывается на автоматизированном проектировании и программировании этих систем с записью необходимых управляющих программ в постоянное запоминающее устройство. [c.96] ПМК Ремиконда имеет 64 аналоговых и 128 дискретных входных каналов и 64 выходных канала, причем опрос аналоговых датчиков производится мультиплексором под управлением микропроцессора. Поэтому на базе этого ПМК можно конструировать сложные многоканальные адаптивные регуляторы для РТК. Каждый управляемый канал имеет восемь аналоговых и дискретных входов и два выхода — аналоговый, сопрягаемый с исполнительным приводом, и дискретный, свидетельствующий о нарушении конструктивных ограничений на управлении. [c.97] Важным достоинством ПМК типа Ремиконда является то, что программирование режимов работы осуществляется непосредственно на технологическом объекте, которым они управляют, при помощи одной клавишной панели оператора без привлечения других программных или аппаратных средств отладки. Эти ПМК имеют только внутреннее программное обеспечение и не требуют громоздких операционных систем, трансляторов и т. п. [c.97] Применение ПМК типа Ремиконда оправдано в тех случаях, когда число каналов управления не меньше 6, поэтому они могут использоваться в качестве индивидуальных систем управления роботов, станков и обрабатывающих центров. [c.98] Альтернативой МПМ и сложным ММПС на их основе является программная реализация адаптивных систем управления на базе универсальных микроЭВМ, имеющих модули связи с объектом управления. Автоматизация проектирования адаптивных систем программного управления требует использования мощных операционных систем, поэтому микроЭВМ должна иметь большой объем оперативной памяти и содержать постоянные и перепрограммируемые запоминающие устройства, служащие для хранения программных модулей, реализующих алгоритмы обработки информации и управления. Другим важным требованием, предъявляемым к управляющим микроЭВМ, является то, что они должны осуществлять адаптивное управление оборудованием РТК в реальном масштабе времени. [c.99] Основным достоинством предложенной архитектуры является возможность алгоритмического распараллеливания процесса вычисления адаптивного программного управления — от формирования ПД до подачи управляющих воздействий на исполнительные приводы и механизмы робота или станка. Благодаря этому естественным образом распараллеливается и процесс проектирования системы, что позволяет конструктору производить расчет и реализацию каждого микропроцессорного модуля в отдельности. [c.101] Функциональные возможности микроЭВМ и специализированных МПМ определяются их программным обеспечением, т. е. пакетом программ, реализующих соответствующие алгоритмы адаптивного управления. Подобно аппаратной структуре программное обеспечение ММПС рассматриваемого типа имеет иерархическую структуру. [c.101] Цифровые адаптивные системы программного управления роботов, реализуемые на базе микроЭВМ и микропроцессоров, принципиально отличаются от обычных систем индивидуального программного управления оборудованием РТК. Во-первых, они обеспечивают (при соответствующем выборе структуры и параметров программатора, эстиматора, адаптатора и регулятора) асимптотическую устойчивость ПД в целом, в то время как локальные системы программного управления в лучшем случае обеспечивает лишь устойчивость ПД в малом (последнее означает, что работоспособность РТК сохраняется лишь при небольших отклонениях реального и программного движений). Во-вторых, цифровая адаптивная система управления способна обеспечить желаемый характер переходных процессов при любом уровне параметрической неопределенности и внешних возмуш,ений, а системы программного управления адаптивны лишь при достаточно малых возмущениях. Вследствие этого качество и надежность индивидуальных систем адаптивного управления существенно выше, чем у аналогичных систем программного управления. [c.102] Все это говорит о несомненных преимуществах адаптивных систем управления роботами и технологическим оборудованием РТК по сравнению с традиционными системами программного управления. И хотя реализация таких более совершенных систем наталкивается на известные трудности, она вполне осуществима уже сегодня на базе современных микроЭВМ и микропроцессоров. Тем самым открывается реальная перспектива создания станков и роботов второго и третьего поколений, обладающих высокоразвитой способностью адаптации к заранее неизвестным и меняющимся условиям эксплуатации. [c.102] Вернуться к основной статье