Управление в режиме реального времени

Системы автоматического управления работают в режиме реального времени. Легко понять, что всякая управляющая команда должна быть отдана вовремя. Любой процесс происходит с какой-то скоростью, в каких-то временных рамках.

При составлении программ управления в реальном времени программистам приходится решать вопрос не только о том, в каком порядке отдавать команды, но и в какие моменты времени это делать. Значит, система управления должна взаимодействовать с прибором, отмеряющим время: часами, таймером.

Напомним, что в составе персонального компьютера есть устройство, называемое генератором тактовой частоты. Работа всех узлов компьютера синхронизируется по тактовой частоте. Вот на эти «часы» и ориентируется программа управления в режиме реального времени.

Контроллеры и микропроцессоры в САУ

Не следует думать, что в системах автоматического управления всегда используется универсальный компьютер с полным комплектом всех устройств (клавиатура, монитор и пр.). Конечно, бывает и такое, но очень часто для этих целей применяются специализированные устройства — контроллеры. В их состав обязательно входят процессор, память и необходимые средства связи с объектом управления. Если управляющая система все время должна работать по одной и той же программе, то эта программа хранится в постоянной памяти (ПЗУ).

В простейших случаях для автоматического управления используются микропроцессоры, встроенные в управляемое устройство. Например, очень часто микропроцессоры применяются в транспортных средствах: автомобилях, самолетах, поездах. Каждый микропроцессор выполняет свою отдельную функцию, управляет работой определенного узла. Например, в автомобилях используется микропроцессор, управляющий работой карбюратора — устройства, регулирующего подачу топлива в двигатель. Такое автоматическое управление снижает расход горючего, повышает КПД (коэффициент полезного действия) двигателя.

Современные самолеты «нашпигованы» многочисленной электроникой: от микропроцессоров, управляющих отдельными приборами, до бортовых компьютеров, прокладывающих маршрут полета, т. е. выполняющих функции штурмана.

Коротко о главном

Автоматизированные системы управления (АСУ) помогают человеку в сборе информации и принятии управляющих решений.

В системах автоматического управления (САУ) все операции, связанные с процессами управления, происходят автоматически, без непосредственного участия человека, по заранее составленной программе.

В САУ на линии прямой связи для преобразования двоичной информации в аналоговый сигнал используется прибор ЦАП (цифроаналоговый преобразователь); на линии обратной связи для преобразования аналогового сигнала в двоичный код используется прибор АЦП (аналого-цифровой преобразователь).

Управление в САУ происходит в режиме реального времени.

Вопросы и задания

1. В чем различие между автоматизированными системами управления (АСУ) и системами автоматического управления (САУ)?

2. Какие аппаратные компоненты входят в систему управления техническим устройством с помощью компьютера?

3. Для чего нужны устройства ЦАП и АЦП?

4. Что такое управление в режиме реального времени?

5. Приведите примеры использования встроенных в оборудование микропроцессоров.