Skip to the content
Kiểm soát hành trình
- Mô hình vòng điều khiển áp dụng cho vấn đề thường thấy trong cách nhìn OO
- Kiến trúc vòng điều khiển làm rõ các khía cạnh kiến trúc của vấn đề
- Trước đây được sử dụng để khám phá sự khác biệt giữa OO và lập trình theo thủ tục
Kiểm soát hành trình tiếp tục
- Hệ thống kiểm soát hành trình duy trì tốc độ của ô tô, ngay cả trên các địa hình khác nhau.
- Đầu vào:
- Hệ thống bật / tắt
- Bật / tắt động cơ
- Xung từ bánh xe
- Máy gia tốc
- Phanh
- Tăng / giảm tốc độ
- Tiếp tục tốc độ
- Xung đồng hồ
- Đầu ra
Kiểm soát hành trình tiếp tục
- Làm thế nào để lấy đầu ra từ các đầu vào?
- Đầu vào cung cấp hai loại thông tin:
- Điều khiển hành trình có được bật không?
- Nếu có, tốc độ nào nên được duy trì?
- Đầu ra là một giá trị để điều chỉnh van tiết lưu động cơ
- Tín hiệu tương ứng sẽ thay đổi cài đặt bướm ga
- Một điều khiển hành trình thông thường hơn sẽ chỉ định kiểm soát tốc độ hiện tại
- Tốc độ hiện tại ở đây chỉ ngầm định là tốc độ duy trì
Kiểm soát hành trình tiếp tục
- Xung đồng hồ mili giây
- Được sử dụng kết hợp với xung bánh xe để xác định tốc độ hiện tại
- Quá trình tính toán tốc độ sẽ đếm số xung đồng hồ giữa các xung bánh xe
- Vấn đề đã được chỉ định quá mức
- Không yêu cầu một xung đồng hồ hệ thống duy nhất
Kiểm soát hành trình tiếp tục
- Trình bày lại vấn đề:
- Bất cứ khi nào hệ thống hoạt động, hãy xác định tốc độ mong muốn và điều khiển việc điều chỉnh van tiết lưu động cơ để duy trì tốc độ đó
Giải pháp 1: Cách nhìn OO
- Phân rã OO được tổ chức xung quanh các đối tượng tồn tại trong mô tả nhiệm vụ
- Tương ứng với số lượng và các thực thể vật lý trong hệ thống
- Giọt – đối tượng
- Đường – sự phụ thuộc giữa các đối tượng
- Tốc độ mong muốn xuất hiện ở đây dưới dạng tốc độ mục tiêu
- Không xuất hiện rõ ràng trong phát biểu vấn đề ban đầu
Mô hình kiểm soát quá trình
- Quá trình liên tục chuyển đổi nguyên liệu đầu vào thành sản phẩm
- Giá trị của các thuộc tính có thể đo lường của trạng thái hệ thống tạo thành các biến của quá trình
- Không bị nhầm lẫn với các biến chương trình
- Các biến số của quá trình đo lường nguyên liệu đầu ra được gọi là các biến số có kiểm soát của quá trình
- Các biến được điều khiển được liên kết với những thứ có thể được thay đổi bởi hệ thống điều khiển để điều chỉnh quá trình
Mô hình kiểm soát quá trình tiếp tục
- Các định nghĩa
- Biến quá trình (Process variables)
- Biến được kiểm soát (Controlled variables)
- Biến đầu vào (Input variables)
- Biến được điều khiển (Manipulated variables)
- Điểm đặt (Set point)
- Vòng lặp mở (Open-loop)
- Vòng kín (Closed-loop)
- Hệ thống kiểm soát phản hồi (Feedback control system)
- Hệ thống điều khiển nạp liệu (Feedforward control system)
Mô hình kiểm soát quá trình tiếp tục
- Mục đích của hệ thống điều khiển là duy trì các thuộc tính cụ thể của đầu ra của quá trình tại các giá trị tham chiếu đã cho được gọi là điểm đặt
Mô hình phần mềm cho hệ thống điều khiển
- Một kiểu kiến trúc kiểm soát các quá trình liên tục có thể dựa trên vòng lặp kiểm soát quá trình:
- Các phần tử tính toán:
- Định nghĩa quá trình
- Thuật toán điều khiển
- Phần tử dữ liệu
- Các biến quá trình
- Điểm đặt
- Cảm biến
- Mô hình vòng điều khiển
Mô hình phần mềm cho hệ thống điều khiển tiếp tục
- Kết quả trong một loại kiến trúc luồng dữ liệu cụ thể
- Ngoài việc cung cấp dữ liệu cho nhau, mô hình giả định rằng dữ liệu được cập nhật liên tục
- Yêu cầu cấu trúc liên kết tuần hoàn
- Sự bất đối xứng giữa phần tử điều khiển và phần tử quá trình
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình
- Kiến trúc cách nhìn điều khiển có thể phù hợp khi phần mềm được nhúng liên quan đến hoạt động liên tục
- Hệ thống điều khiển hành trình được cho là duy trì tốc độ không đổi trong xe ô tô mặc dù có sự thay đổi về địa hình, tải trọng, lực cản không khí, chất lượng nhiên liệu,…
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Xác định các phần tử hệ thống thiết yếu
- Các phần tử tính toán
- Định nghĩa quá trình: quá trình nhận cài đặt van tiết lưu và quay bánh xe
- Quá trình này lấy cài đặt bướm ga làm đầu vào và kiểm soát tốc độ của xe
- Thuật toán điều khiển: thuật toán mô hình hóa tốc độ hiện tại từ các xung bánh xe, so sánh nó với tốc độ mong muốn và thay đổi thiết lập van tiết lưu
- Đầu vào xung đồng hồ cần thiết
- Cài đặt van tiết lưu hiện tại phải được duy trì
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Xác định các phần tử hệ thống thiết yếu
- Phần tử dữ liệu
- Biến được điều khiển: tốc độ hiện tại của xe
- Biến được thao tác: cài đặt van tiết lưu
- Điểm đặt: tốc độ mong muốn, một số đầu vào
- Cảm biến cho biến được điều khiển: tốc độ hiện tại
- Được mô hình hóa dựa trên dữ liệu từ các xung bánh xe bằng cách sử dụng xung đồng hồ
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Hai bài toán con:
- Bất cứ khi nào hệ thống hoạt động, hãy xác định tốc độ mong muốn
- Kiểm soát cài đặt bướm ga động cơ để duy trì tốc độ mong muốn
- Đây là vấn đề kiểm soát thực tế
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Kiến trúc điều khiển cho hệ thống điều khiển:
- Mô hình hóa tốc độ hiện tại từ các xung bánh xe
- Xung bánh xe nên được lấy từ đâu?
- Người kiểm soát có toàn quyền kiểm soát quá trình không?
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Tính toán điểm đặt:
- Hai đầu vào đại diện cho luồng dữ liệu
- Hoạt động/ không hoạt động
- Tốc độ mong muốn
- Bộ điều khiển là một chức năng đánh giá liên tục phù hợp với đặc tính luồng dữ liệu của các đầu vào và đầu ra
- Hai phần:
- Hệ thống có hoạt động không?
- Xác định tốc độ mong muốn
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Bản tóm tắt
- Các đối tượng trong khung nhìn OO có vai trò trong hệ thống kết quả
- Sử dụng kiến trúc vòng điều khiển cho toàn bộ hệ thống
- Các kiến trúc khác để xây dựng các phần tử
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Phân tích và thảo luận
- Việc lựa chọn một kiến trúc cam kết nhà thiết kế đến một cái nhìn cụ thể của vấn đề
- Các kiến trúc OO được hỗ trợ bởi các phương pháp luận
- Phương pháp luận cho vòng điều khiển?
Giải pháp 2: Cách nhìn kiểm soát quá trình tiếp tục
- Một phương pháp luận sẽ giúp nhà thiết kế quyết định khi nào kiến trúc phù hợp
- Một phương pháp luận phải giúp nhà thiết kế xác định các phần tử của thiết kế và các tương tác của chúng
- Tìm các đối tượng trong oo
- Một phương pháp luận sẽ giúp nhà thiết kế xác định các quyết định thiết kế quan trọng
- Vấn đề an toàn trong kiểm soát
