Материал: 1244

Типичным устройством, которое осуществляет квантование по уровню, является электромагнитное реле (рис. 4), содержащее электромагнит K и переключаемые электромагнитом электрические контакты S. Входом для реле является напряжение U на обмотке электромагнита, а выходом – состояние контактов S. При непрерывном изменении напряжения на электромагните состояние контактов (замкнуты или разомкнуты) будет изменяться только при переходе величины напряжения через уровень срабатывания Uср реле (уровень срабатывания – значение тока, при котором электромагнит срабатывает и переключает контакты реле) [1,3].

Рис. 4. Квантование сигнала электромагнитным реле

Таким образом, для реле квантованный сигнал может принимать только два уровня: контакты S разомкнуты или контакты S замкнуты. Состояние контактов удобно описывать как логическую величину, принимающую значение 1 при замкнутых контактах, и значение 0 при разомкнутых контактах [1,3].

Характеристика преобразования входного напряжения U в состояние контактов S для реле показана на рис. 4. Это ступенчатая характеристика, изменение уровня которой происходит при входном напряжении U=Uср. Характеристика подобного вида получила название релейная характеристика. Релейная характеристика является одним из случаев нелинейной характеристики [1].

Квантование по времени и по уровню. В этом случае оба пре-

дыдущих способа комбинируются, поэтому способ квантования называют также комбинированным. При комбинированном квантовании квантованному сигналу в наперед заданные моменты времени присваивается значение ближайшего фиксированного уровня, которого достиг квантуемый сигнал. Это значение сохраняется до следующего момента квантования [1,3].

9

Графики квантуемого и квантованного сигналов показаны на рис. 5. На графике квантуемого сигнала x(t) точками показаны значения достигнутых уровней, ближайших к значениям квантуемого сигнала в момент квантования. Изменения квантованного сигнала происходят в моменты квантования, кратные периоду T квантования по времени. Таким образом, квантованный сигнал будет характеризоваться периодом квантования и значением ближайшего фиксированного уровня [1,3].

Рис. 5. Комбинированное квантование сигнала

Типичными примерами устройства, в котором имеет место комбинированное квантование, являются аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой прибор, построенный с использованием аналого-цифрового преобразователя. Выходная информация таких устройств обновляется с периодом, определяемым длительностью преобразования входного сигнала в цифровой код (квантование по времени), а выходная информация представляется с конечной точностью, определяемой разрешающей способностью квантования или разрядностью кода для представления квантованного сигнала [1,3].

3.2. Классификация дискретных систем

Отличительным признаком дискретной системы автоматического управления является квантование сигналов в такой системе. На свойства системы управления влияют не только наличие квантования сигналов, но и используемый способ квантования. Математическая модель системы автоматического управления также будет зависеть от используемого в системе способа квантования

10

сигналов. Поэтому дискретные системы автоматического управления классифицируются по признаку способ квантования сигнала

[1,3].

Рис. 6. Классификация дискретных систем

Классификационная схема для дискретных систем показана на рис. 6. Системы с квантованием сигнала по времени являются импульсными системами. Для таких систем используются специфические математические модели и разработаны соответствующие методы теории автоматического управления [1,3].

Системы с квантованием сигнала по уровню являются релейными системами. Поскольку релейная характеристика преобразования сигнала является частным случаем нелинейной характеристики, то к релейным системам применима теория нелинейных систем и они рассматриваются как частный случай нелинейных систем [1,3].

Дискретные системы с комбинированным квантованием являются цифровыми системами. При большом числе уровней квантования, что характерно для цифровых систем, свойства системы в первую очередь определяются квантованием сигнала по времени. Поэтому по используемым математическим моделям при их описании и по методам исследования цифровые системы близки к импульсным системам [1,3].

11

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

4.1. Расчет и построение ЛПЧХ разомкнутой импульсной системы, состоящей из функционально необходимых элементов, и оценка ее устойчивости и качества

При построении ЛПЧХ импульсных систем приближенным методом следует считать, что слева от частоты 0 2/T они совпадают с частотными характеристиками непрерывной части, а в

где l и k – количество звеньев знаменателя и числителя, сопрягающие частоты которых расположены слева от 0 2/T ; ТΣ – суммарная постоянная времени высокочастотных звеньев;

4.2. Расчет параметров и построение заданной типовой ЛПЧХ по заданным требованиям к качеству системы

Типовые ЛПЧХ представлены на рис. 7, а, б [2].

12

В зависимости от задания подход к расчету параметров типовых ЛПЧХ может быть различным. Так, если заданы значения конечных разностей воздействия и допустимые значения соответствующих ошибок установившегося режима, а также допустимый запас устойчивости по фазе, то последовательность действий может быть следующая [2]:

13