Часть III. Теория дискретных САУ

Определение 1: Дискретные САУ – системы, у которых хотя бы в одном звене связь между входным и выходным сигналом прерывистая, при условии, что входной сигнал непрерывный. Звено, в котором осуществляется преобразование непрерывного сигнала в прерывистый, называется квантователем.

Определение 2: Дискретные САУ – САУ, у которых в каком-либо месте цепи управления информация из непрерывной становится прерывистой (т.е. дискретной). Элемент, преобразующий непрерывную информацию в дискретную, – квантователь.

Квантование актуально при передаче информации по линиям связи. Квантователь может находиться на входе системы, на выходе или в контуре.

Различают 3 основных вида квантования:

- квантование по времени;

- квантование по уровню;

- комбинированное квантование (и по времени, и по уровню).

Пример: Дискретная система: непрерывный объект управления, дискретный регулятор на базе компьютера.

Структурная схема с двумя квантователями: на входе и в цепи обратной связи.

ЗУ – задающее устройство, УУ – управляющее устройство (регулятор, компьютер), ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь, ОУ – объект управления, Д – двигатель, АЦП – аналого-цивровой преобразователь, ЦД – цифровой двигатель.

Определение 3: Системы, в которых имеет место квантование по времени и нет других видов квантования, – импульсные системы.

Выходной сигнал импульсной системы может принимать любые значения из допустимой области изменения выходного сигнала данного прибора, но изменения сигнала происходят в строго фиксированные моменты времени, обычно равноотстоящие.

Квантование по времени обусловлено временем срабатывания триггеров.

Квантователь называется импульсным элементом (ИЭ), входной сигнал непрерывный, выход – квантованный.

T – время между двумя импульсами, он же период дискретности, период прерываний (квантований), ω₀=2π/ T – круговая частота, f =1/ T – частота повторений. На выходе – модулированная последовательность импульсов (x_вых (nT)).

Определение 4: Системы, в которых имеет место квантование по уровню и нет других видов квантования, – релейные системы. Квантователь – релейный элемент (РЭ).

На входе и на выходе РЭ сигналы определены для всех моментов времени.

Выходной сигнал РЭ изменяется в любой момент времени, но принимает значения только из заранее определенного дискретного множества значений. Данное множество определяется количеством уровней квантования.

РЭ преобразует непрерывный сигнал в прямоугольную форму.

Релейные системы – существенно нелинейные.

Определение 5: Системы, в которых имеет место комбинированное квантование и по времени, и по уровню, называются цифровыми.

Квантователь в этом случае называется цифровым элементом (ЦЭ). Выходной сигнал ЦЭ может изменяться в строго фиксированные моменты времени и принимать значения из заранее заданного дискретного множества уровней квантования.

Другими словами: Значения выходной переменной фиксируются в определённые моменты времени (Т, 2Т, 3Т, …), причём эти значения могут принимать только фиксированные по уровню значения.