20, Цифровые сау

В цифровых САУ квантование и по уровню и по времени.

Это системы в которых существуют дискретные сигналы в виде цифрового кода.

В качестве преимущества в цифровых САУ отличаются наиболее совершенными алгоритмическими возможностями.

Характерная особенность: в состав управляющего устройства входит ЦВМ. Тогда схема САУ будет выглядеть так:

Цифровая САУ

МП – непрерывная часть САУ, объект управления.

- преобразование непрерывной величины в цифровую и наоборот.

- кодирование

- декодирование.

В отличие от импульсных САУ, модулируемый параметр представляется не одним импульсом, а серией импульсов.

Каждое численное значение входной величины представляется определенной комбинацией дискретных значений модулируемого параметра этих импульсов.

Существуют различные цифровые коды.

Простейший из них – единичный код. Каждое значение дискретной величины = числу импульсов.

Наибольшее распространение получил двоичный код. Модулируемому параметру каждого импульса, представляющего значение одного из разрядов передается одно из 2х крайних значений. Знак передается с помощью отдельного импульса с двумя возможными значениями.

Преобразование содержит погрешность из-за квантования по уровню, т.е. округление численного значения до целого числа, соответствует уровню квантования. Абсолютное значение погрешности квантования определяется длиной шага квантования.

Во всех цифровых САУ преобразование осуществляется путем квантования численного значения до ближайшего уровня.

Дает: высокую точность(определяется числом разрядов цифрового кода), помехозащищенность(Ц САУ > чем у импульсных из-за кодов представления информации, она практически не ограничена за счет введения избыточности), возможность реализовывать сложные алгоритмы.

Основная область применения: где требуются системы со сложными алгоритмами – САУ самолетами и т.д.

При уменьшении шага квантования, т.е. при увеличении числа уровней квантования цифровых систем приближается по свойствам к импульсным.

Особенностью динамики Ц САУ по сравнению с импульсными является наличие фиксированного временного запаздывания в управляющем устройстве – это длительность 1го цикла обработки информации в ЦВМ.

Мат описание цифрового САУ. Математическое описание осуществляется как для импульсных САУ с помехами разностных уравнений и дискретного преобразования Лапласа путем замены, действующих в МП части системы непрерывной величин фективными дискретными в виде решетчатых функций.

Однако, в связи с тем, что имеется ещё и квантование по уровню, структурная схема Ц САУ содержит помимо импульсных элементов нелинейные звенья – квантователи, описываемые многоступенчатой релейной статической характеристикой.

Структурная схема 1 Ц САУ:

Преобразователь представлен последовательным соединением ИЭ1 и квантователя К1

ИЭ1 – квантов, по времени осуществляет преобразуя входную функцию x(t) в последовательность её дискретных значений через период квантования T_n, т.е. в решетчатую функцию.

К₁ – осуществляет квантование по уровню

Структурная схема 2 Ц САУ:

Квантование не учитывается

Переменные записаны решетчатыми функциями

Выходная величина (X*_вых(z)) показана в общем случае в промежуточной точке непрерывнолй части системы.

Внешнее воздействие F*_пр(z) приведено ко входу ЦВМ.

Дискретная ПФ W*_цвм(z) описывает ЦВМ со входным импульсом ИЭ1.

Дискретная ПФ W*_пр(z) описывает участки системы от входа ИЭ2(схема 1) соответственно до места нахождения выходной величины X*_вых(z) и до выхода z*(z) непрерывной части системы.

Если выберем малый шаг квантования, то можно принебречь K₂ и тогда получим предельную импульсную систему: