1.5 Линеаризованные цифровые сау
1.5.1 Общие сведения
Цифровые САУ (ЦАС) – это дискретные системы с сигналами в виде цифрового кода. Это наиболее совершенные по своим алгоритмическим возможностям дискретные САУ. Управляющее устройство таких систем содержит ЦВМ. Структура большинства ЦАС
соответствует рис.1.25.
Рисунок 1.25
Преобразование непрерывного сигнала ошибки в цифровой, заключается в квантовании его по времени, по уровню и представлении полученных дискретных значений в виде чисел, т.е. в цифровом коде. Такое преобразование называют кодоимпульсной модуляцией. В отличие от импульсной модуляции сигнала в импульсной САУ, в ЦАС каждое значение преобразуемой входной величины представляется не одним импульсом (рис. 1.6-1.7), модулируемый параметр которого (амплитуда, ширина, фаза) пропорционален значению входной величины, а серией импульсов. Каждое численное значение входной величины представляется определенной комбинацией дискретных значений модулируемого параметра этих импульсов. Наибольшее распространение получил двоичный код. Технически кодоимпульсную модуляцию сигнала ошибки производит аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Таким образом, АЦП над сигналом ошибки осуществляют три операции: квантование по времени, квантование по уровню и кодирование (encode, англ.). Кодированный сигнал ошибки поступает в ЦВМ, процессор которой обрабатывает его по заданному алгоритму (например, реализует типовой ПИД- закон регулирования). ЦАП преобразует выходной сигнал ЦВМ в ступенчатую функцию, которая изменяется скачком и остается неизменной до следующего скачка или изменяется по определенному экстраполяционному закону. В первом случае ЦАП подобен АИМ.
1.5.2 Обобщенная структурная схема цифровой сау
Математическое описание ЦАС осуществляют, как и импульсных САУ, с помощью разностных уравнений, D- и z-преобразований путем предварительной замены действующих в непрерывной части системы непрерывных функций фиктивными дискретными в виде решетчатых функций. Однако в связи с тем, что в отличие от импульсных систем в ЦАС осуществляется квантование по уровню, структурная схема ЦАС содержит помимо ИЭ, нелинейные звенья – квантователи, описываемые многоступенчатой релейной статической характеристикой (рис.1.27).На рис. 1.26 показана структурная схема ЦАС, соответствующая функциональной схеме, изображенной на рис. 1.25. На структурной схеме АЦП представлен последовательным соединением ИЭ1 и квантователя К1. Если выполняемые ЦВМ операции являются линейными, то она может быть описана дискретной ПФ WЦВМ(z) . ЦАП представлен в виде квантователя по уровню К2, ИЭ2 и формирующего элемента ФЭ.
Рисунок 1.26