Utilizarea Sistemelor cu Procesor în Conducerea Proceselor Rapide

I.1.Sisteme,sisteme de timp real.

Evoluţia tehnologiei nu numai ca a contribuit la o considerabila diversificare a aplicatiilor,dar a determinat si extinderea atributelor sistemelor de control si conducere automata .Depasirea graniţelor tradiţionale in domeniu se datorează in egala măsura noilor abordări matematice ,modificărilor de structura ,metodelor de proiectare si elementelor componente utilizate .

In sens larg un sistem este definit ca o entitate in care exista interacţiuni si/sau interdependente intre elementele sau subsistemele componente (Un subsistem este o entitate compusa din mai multe elemente).Studiul proprietatilor acestor elemente precum si a interacţiunilor corespunzătoare, permite determinarea comportării ansamblului. Influentele (concretizate prin semnale ) care isi au originea in afara sistemului ,actioneaza asupra acestuia si nu sunt afectate de modificările care intervin in sistem ,sunt considerate intrări. Mărimile urmărite ,afectate de acţiunea intrărilor si de structura sistemului,constituie ieşirilor acestuia .Semnalele sau variabilele ataşate sistemului pot fi: logice, multinivel ,discrete ,continue , stohastice sau fuzzy .

Sisteme continue

Sistemele continue (SC) pot descrise de ecuaţii algebrice ,obţinându-se sisteme continue fară memorie ,sau ecuaţii diferenţiale ,rezultând sisteme continue cu memorie.Schema bloc a unui sistem continuu cu m intrări si q ieşiri ,respective evoluţia in timp a mărimilor sale de intrare ,ui si ieşire yj, sunt prezentate in figura 1.1 si 1.2 (Atât mărimile de comanda cat si mărimile perturbatoare sunt considerate mărimi de intrare).

In cazul sistemelor cu memorie ,introducerea mărimilor de stare ,permite descrierea unor fenomene de acumulare care au loc in proces.Daca se notează cu uRm vectorul mărimilor de intrare ,cu yRq vectorul mărimilor de ieşire si cu xRn vectorul mărimilor de stare ,modelul dinamic al sistemului este dat de relaţiile :

x = f(x , u ,t)

y = g(x , t)

unde f si g sunt funcţii continue (f: R x Rn x Rm Rn si g: R x Rn Rq )

Sisteme cu timp discret

Intr-un sistem cu eşantionare ,informaţia primita se prezintă sub forma de impulsuri ,care in general ,pot fi furnizate cu o perioada variabila .In aplicaţiile curente eşantionarea este insa uniforma ,intervalul dintre doua impulsuri consecutive numit tact ,sau perioada de eşantionare (T) fiind constant.

Procesul de eşantionare poate fi reprezentat printr-o activitate fictiva,care transforma un semnal continuu intr-un tren de impulsuri modulate in amplitudine. Sistemele cu timp discret (STD) sau sisteme discrete rezulta de cele mai multe ori din discretizarea sistemelor continue. Apare astfel o conversie a semnalelor continue in semnale discrete pentru realizarea căreia sunt utilizate convertoare analog-numerice (CAN).Pentru transformarea semnalelor numerice in semnale analogice se utilizează convertoare numeric –analogice (CNA).

Estimarea funcţia iniţiale intre doua momente de eşantionare consecutive se poate realiza cu un explorator de ordin zero ,care menţine valoarea testării precedente in cursul unei perioade de eşantionare este descrisa de :

x(k+1) = f [k, x(k), u(k)]

y(k) = g[x(k), u(k)]

kZ –mulţimea numerelor întregi .

Sistemele discrete descrise prin modelul de mai sus sunt sisteme discrete cu memorie, comportarea sistemelor discrete fără memorie fiind data de :

y(k)= f(u(k))

Uzual, controlul sistemelor discrete este realizat cu calculatoare ,automate programabile, DSP-uri etc., semnalul eşantionat fiind apoi cuantificat. În figura 1.4 sunt prezentate procesul de eşantionare si procesul de cuantificare a unui semnal analogic x(t).Sunt reprezentate 3 niveluri de cuantificare .Fiecărei valori eşantionate a semnalului analogic ii este atribuita valoarea inferioara a nivelului de cuantificare ,cea mai apropiata de valoarea reală a eşantionului. Cuantificarea apare in cadrul conversiei analog-numerice ,a celei numeric-analogice si in calculator, determinând o anumita pierdere a preciziei.

Sisteme cu evenimente discrete

Domeniul actual de cercetare, teoria sistemelor cu evenimente discrete se dezvoltă pe baza descoperirii unor principii fundamentale, care îşi găsesc utilitatea într-o gamă largă de aplicaţii. Sistemele cu evenimente discrete (SED)implică descrierea unor operaţii precum concurenţa, paralelismul sau sincronismul. SED de deosebesc în mod esenţial de celelalte categorii de sisteme prin două caracteristici majore:

Comportarea lor dinamică este determinată de producerea (realizarea) unor evenimente şi nu antrenată de timp, ca în cadrul altor categorii. În cazul sistemelor continue, acţiunile de control sunt permanente, continue în timp, iar în cazul sistemelor cu timp discret, au loc la momente bine precizate de timp. Evenimentele pot fi considerate apăsarea unui buton, extragerea unei piese dintr-un container, defectarea imprevizibilă a unui calculator, sau depăşirea unei anumite valori a mărimii urmărite. Un eveniment nu are durată.

Cel puţin o parte a variabilelor care descriu sistemul, sunt cuantificate; un exemplu de astfel de variabile îl constituie descriptorii de stare ai unei resurse (activ, inactiv, sus, jos etc.).

O observaţie importantă o constituie faptul că, în funcţie de scopul urmărit şi de performanţele impuse, pentru un anumit proces pot fi luate în considerare modele aparţinând oricăreia din categoriile de sisteme prezentate. Teoretic se consideră că trecerea de la o stare la alta este bruscă, deşi, practic poate să dureze un interval de timp.

În consecinţă, sistemele cu evenimente discrete pot aproxima mai mult sau mai puţin exact, sistemele continue.