Классификация дискретных систем по виду квантования сигналов

Системы автоматического управления с ЦВМ

Пермь, 2011

Предисловие

В последние два десятилетия значительно повысилась надёжность и снизилась стоимость цифровых компьютеров. В связи с этим они всё шире стали применяться в системах управления в качестве регуляторов. За время, равное периоду квантования, компьютер способен выполнить большое количество вычислений и сформировать выходной сигнал, который затем используется для управления объектом. Цифровые системы управления в настоящее время используются в самых разных областях, в том числе в химическом производстве, в авиации и космонавтике, в металлургии и станкостроении, в электроэнергетике и промышленной автоматике.

Основным математическим аппаратом теории дискретных систем является

z-преобразование. С его помощью решаются задачи анализа устойчивости и качества, а также синтеза систем управления, в состав которых входят цифровые датчики и микроконтроллеры.

Классификация дискретных систем по виду квантования сигналов

В непрерывных системах автоматического управления рабочая информация представлена в виде сигналов, описываемых непрерывными функциями времени. Наряду с непрерывными способами передачи и преобразования сигналов широко используются дискретные, в которых осуществляется квантование сигналов. Квантование или дискретизация состоит в представлении непрерывного сигнала его дискретными значениями. В зависимости от вида квантования системы автоматического управления подразделяют на дискретные по уровню (релейные),

r,y

дискретные по времени (импульсные),

дискретные по уровню и по времени (релейно-импульсные).

Квантование по уровню и по времени осуществляется в цифровых системах управления при преобразовании непрерывных сигналов в цифровую форму или коды.

В многорежимных и многомерных САР, в системах с перестраиваемой структурой, многосвязных, высокоточных и многих других видах САУ получили широкое применение цифровые вычислительные машины.

ЦВМ выполняют функции задатчиков, сравнивающих устройств, устройств коррекции, автоматических регуляторов с быстроперестраиваемыми программами, коммутаторов, управляющих автоматов и других устройств.

Преимущества цифровых регуляторов над аналоговыми:

1. Цифровой регулятор обладает большей гибкостью, поскольку для изменения какого-либо его параметра достаточно просто изменить число, записанное в ячейке памяти;

2. Цифровые сигналы менее чувствительны к шумам и дрейфу параметров оборудования;

3. Цифровая обработка сигналов может производиться с высокой скоростью и точностью;

4. Сложные алгоритмы обработки сигналов лучше всего реализовать с помощью цифровых устройств, так как при этом точность параметров ограничена лишь длиной слова цифрового процессора. Благодаря большим вычислительным возможностям УВМ в цифровых системах можно реализовать сложные алгоритмы управления и обеспечить такие переходные процессы, которые недостижимы в непрерывных системах.

Функциональная схема САУ с ЦВМ

АЦП обычно проектируют 10–20 разрядными, а ЦАП можно применить с пониженной разрядностью (не менее 7), так как входной сигнал ЦАП имеет малое число двоичных разрядов.

Применение микроЭВМ позволяет:

· упростить САУ путём применения простых и надёжных модулей;

· расположить цифровую вычислительную часть системы в непосредственной близости от основных элементов канала управления;

· сложную обработку поступающей информации;

· решение нескольких задач при обслуживании разных каналов управления с разделением во времени поступающей для обработки информации;

· реализовать практически любой алгоритм управления;

· осуществлять операции оптимизации САУ по статическим и динамическим показателям качества;

· проводить операции контроля и поиска неисправностей.

Структурная типовая схема ЦАС