Характеристика дискретных систем автоматического управления
Предмет: Теория Автоматического УправленияТема: Дискретные системы автоматического управления1. Дискретные системы автоматического управленияДискретные системы – это системы, содержащие элементы, которые преобразуют непрерывный сигнал в дискретный. В дискретных системах сигналы описываются дискретными функциями времени.Квантование - процесс преобразования непрерывного сигнала в дискретный. В зависимости от используемого вида квантования системы можно классифицировать:- импульсные системы, использующие квантование по времени;- релейные системы, использующие квантование по уровню;- цифровые системы, использующие квантование по уровню и по времени (комбинированное квантование).Квантование осуществляется с помощью импульсных модуляторов, релейных элементов, а также различного рода цифровых ключей.Модуляция - процесс квантования по времени. В импульсных системах в основном используются следующие виды модуляции:- амплитудно-импульсная (АИМ)- амплитуда импульса пропорциональна амплитуде входного сигнала (рис. 1а); - широтно-импульсная (ШИМ)- широта импульса пропорциональна амплитуде входного сигнала (рис. 1б); - фазоимпульсная (ФИМ)- фаза импульса пропорциональна амплитуде входного сигнала (рис. 1в).а) б) в)Рис. 1В релейных системах управления используется импульсная манипуляция (ИМ), в цифровых системах используются кодоимпульсная модуляция (КИМ), при этом каждому значению амплитуды соответствует «пачка» импульсов, представляющая код амплитуды передаваемого сигнала. Этот метод квантования обладает хорошей помехоустойчивостью и широко используется в цифровых системах управления.На рис. 2 приведен пример, иллюстрирующий процесс передачи дискретных сообщений с использованием кодоимпульсной модуляции.Рис. 2При этом квантование по времени определяется тактовой частотой управляющей ЭВМ, а квантование по уровню осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП).2. Импульсный элемент (ИЭ). Математическое описание импульсного элементаИмпульсный элемент – устройство для преобразования непрерывного сигнала в последовательность модулированных импульсов.Импульсный элемент может быть представлен в виде двух частей: идеального импульсного элемента и формирователя импульсов. Идеальный импульсный элемент (рис. 3) преобразует непрерывный сигнал в последовательность идеальных импульсов в виде (t) –функций, площади которых пропорциональны амплитуде передаваемого сигнала.Рис. 3Для выходного сигнала импульсного элемента можно записать следующее соотношение , (1)где x[nT] - решетчатая функция, которая представляет собой значение непрерывной функции в дискретные моменты времени.При x(t) = 1(t) . (2)Для любого x(t) . (3)Это физически не реализуемо и является математической идеализацией, вводимой для упрощения исследования дискретных систем.Реальный импульсный элемент (рис. 4) - импульсный элемент с конечной длительностью импульса. Он состоит из идеального импульсного элемента и формирователя.Формирователь преобразует идеальные импульсы в импульсы длительности - TРис. 4Импульс конечной длительности можно представить в виде (рис. 5)Рис. 5Функция веса формирующего звена представляет собой импульс длительностью - T, ее можно представить как сумму двух единичных функций противоположного знака, сдвинутых на T. (4)Передаточная функция...
