3. Дискретные системы автоматического управления.

В последнее время в связи с широким применением средств вычислительной техники в промышленной автоматике псе большее применение получают дискретные системы управления.

Дискретные системы – это системы, в которых хотя бы в одном из звеньев непрерывному входному сигналу соответствует дискретный выходной сигнал. Преобразование непрерывного сигнала в дискретный называется квантованием, или дискретизацией. Звено, в котором происходит дискретизация сигнала, называется квантователем или дискретным элементом.

Различают следующие виды квантования:

1. по уровню;

2. по времени;

3. по уровню и времени.

Квантование по уровню заключается в фиксации вполне определенных дискретных значений непрерывного сигнала. При этом непрерывный сигнал заменяется ступенчато изменяющимся сигналом. Смежные дискретные значения отличаются друг от друга , называемую шагом квантования. Переход от одного уровня квантования на другой происходит в моменты времени, когда непрерывный сигнал достигает очередного фиксированного значения.

Рис. 3.1.

Квантование по времени заключается в фиксации значений непрерывного сигнала в равноотстоящие друг от друга дискретные моменты времени. При этом квантованный сигнал представляет собой последовательность импульсов. Смежные моменты времени отличаются на постоянную величину , называемую интервалом дискретности или шагом дискретности.

2)

Рис. 3.2.

При совместном квантовании по уровню и по времени фиксируются дискретные по уровню значения в дискретные моменты времени.

Рис. 3.3.

В зависимости от применяемого вида квантования все дискретные системы можно разделить на три класса:

• релейные – системы, в которых осуществляется квантование по уровню;

• импульсные - системы, в которых осуществляется квантование по времени;

• цифровые - системы, в которых осуществляется квантование и по уровню и по уровню.

Квантование по уровню в релейных системах осуществляется при помощи специальных элементов – квантователей. Простейшими квантователями являются двух- и трехпозиционные реле.

Рис. 3.4.

Рис. 3.5.

Квантование по времени осуществляется с помощью импульсного элемента. Импульсный элемент преобразует непрерывный входной сигнал в последовательность равноотстоящих друг от друга импульсов.

3.1. Импульсный элемент.

Как было сказано выше, импульсный элемент преобразует непрерывный входной сигнал в последовательность равноотстоящих друг от друга импульсов. Основными параметрами импульса являются:

• амплитуда импульса (высота импульса) ;

• длительность импульса (ширина импульса) ;

• расположение импульса внутри интервала квантования .

Рис. 3.6.

В зависимости от того, какой из параметров импульса меняется в процессе модуляции, различают следующие виды модуляции:

• амплитудно-импульсная модуляция (АИМ);

• широтно-импульсная модуляция (ШИМ);

• временно-импульсная модуляция (ВИМ).

При амплитудно-импульсной модуляции изменяется амплитуда импульса в зависимости от значения непрерывного сигнала в момент квантования, остальные параметры остаются неизменными.

Рис. 3.7.

При широтно-импульсной модуляции изменяется длительность импульса в зависимости от значения непрерывного сигнала в момент квантования, остальные параметры остаются неизменными.

Рис. 3.8.

При временно-импульсной модуляции изменяется положение импульса внутри интервала квантования в зависимости от значения непрерывного сигнала в момент квантования, остальные параметры остаются неизменными.

Рис. 3.9.

Импульсный элемент можно рассматривать как ключ, который замыкается через каждые секунд на бесконечно малый отрезок времени .

Рис. 3.10.