Министерство образования Российской Федерации

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра систем управления и технологических комплексов

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДИСКРЕТНЫХ САУ

Методические указания к выполнению

Лабораторной работы

Для студентов специальности

210200 - Автоматизация технологических

процессов и производств

всех форм обучения

Краснодар

Издательство КубГТУ

2005

Составитель: канд. техн. наук, доц.А.В.Нестеров

УДК 621.397

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДИСКРЕТНЫХ САУ: Метод. Указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине “Теория автоматического управления” для студентов специальности 210200 – Автоматизация технологических процессов и производств всех форм обучения/Кубан. гос. технол. ун-т; сост. А.В.Нестеров. Краснодар, 2005.-

Представлена методика моделирования типовых элементов дискретных САУ.

Библиогр.: 10 назв., рис.23.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кубанского государственного технологического университета

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Ю.П.Добробаба

(Кубан.гос.технол. ун-т, кафедра Электроснабжения);

канд. техн. наук, доц. А.Г.Мурлин

(Кубан.гос.технол. ун-т, кафедра ВТ и АСУ);

1 Цель работы

1. Изучение основных понятий о дискретных САУ.

2. Изучение библиотеки типовых элементов дискретных САУ пакета расширения Simulink.

3. Моделирование процесса квантования по уровню.

4. Моделирование процесса квантования по времени (АИМ).

5. Моделирование процесса квантования по уровню и по времени.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Основные понятия

В зависимости от способов преобразования сигналов САУ разделяют на непрерывные и дискретные.

В непрерывных САУ сигналы в процессе преобразования не прерываются. Непрерывному сигналу на входе любого элемента такой системы всегда соответствует непрерывный сигнал на его выходе.

В дискретных САУ есть элементы, превращающие непрерывные сигналы в последовательность импульсов или в ряд квантованных сигналов.

В дискретной системе управления один или несколько сигналов являются дискретными. В состав дискретной САУ наряду с элементами непрерывного действия входят элементы, преобразующие непрерывные сигналы в дискретные, и элементы, выполняющие обратные преобразования.

Процесс преобразования непрерывных сигналов в дискретные (или квантованные) сигналы называют квантованием. Различают два вида квантования сигналов: по уровню и по времени.

Квантование по уровню заключается в фиксации вполне определенных дискретных значений непрерывного сигнала (рисунок 1). При этом непрерывный сигнал (тонкая линия) x(t) заменяется ступенчато изменяющимся сигналом (жирная линия) y(t). Смежные дискретные значения y_i и y_i±1 отличаются друг от друга на постоянную величину ∆y, называемую интервалом квантования по уровню (interval). Переход с одного уровня на другой происходит в моменты времени, когда непрерывный сигнал достигает очередного фиксированного значения.

x,y

Δy

y₄

_y3

_{y2 y(t)}

_{y1 x(t)}

₀

Рисунок 1 – Изображение непрерывного сигнала и сигнала, квантованного по уровню

Квантование по времени заключается в фиксации мгновенных значений непрерывного сигнала x(t) в равно отстоящие друг от друга дискретные моменты времени (рисунок 2). Квантованный сигнал y(t) представляет собой последовательность идеальных импульсов, которые следуют друг за другом через равные промежутки времени T. Постоянную величину T называют интервалом квантования по времени или периодом повторения импульсов (sample time).

x,y T

x(t)

y(t)

t

0 t₁ t₂ t₃ t₄

Рисунок 2 – Изображение непрерывного сигнала и сигнала, квантованного по времени

В зависимости от вида квантования непрерывного сигнала дискретные системы подразделяют на релейные, импульсные и цифровые. В релейных системах квантование осуществляется только по уровню, в импульсных – по времени, а в цифровых – и по уровню и по времени (рисунок 3).

Рисунок 3 -