Diskret boshqaruv tizimlari. Diskret avtomatik boshqaruv tizimlarining tasnifi. Qabul qilingan material bilan nima qilamiz diskret boshqaruvning xususiyatlari

Signallar va tizimlarning tasnifi
Boshqaruv tizimi - bu o'zaro ta'sir qiladigan ob'ektlar to'plami bo'lib, ular orasida odatda boshqaruv ob'ekti, haydovchi, sensorlar va boshqaruv moslamasi (regulyator) ajralib turadi. Ular o'rtasida ma'lumot almashinuvi signallar yordamida amalga oshadi. Har qanday vaqt qiymatlarida aniqlanadigan analog (ing. Uzluksiz vaqtli) signallarni (1-rasm) farqlang t ko'rib chiqilgan vaqt oralig'ida va diskret (inglizcha diskret-vaqtli) signallar, faqat diskret vaqtlarda aniqlanadi (1-rasm). Ma'lumot analog signal yordamida uzatiladigan tizimlar analog yoki uzluksiz tizimlar deb ataladi. Muhandis amalda duch keladigan deyarli barcha nazorat ob'ektlari (masalan, kemalar, suv osti kemalari, samolyotlar, elektr motorlar va boshqalar) uzluksizdir. Ularning dinamikasini tasvirlash uchun biz foydalanamiz differentsial tenglamalar... Diskret tizimlarda axborot uzatish diskret signallar yordamida amalga oshiriladi. Diskret tizimlarni tavsiflash uchun ishlatiladi farq tenglamalari, sonlar ketma -ketligini o'zgartirish qonunlarini aniqlaydi.

Vaqt-diskret signalni analogdan t = k vaqtida juda qisqa vaqt davomida vaqti-vaqti bilan yopish orqali olish mumkin. 2 -rasmdagi uzluksiz signal s (t) yoki i (t) qiymatlari hisoblanadigan T vaqt oralig'i tanlanish oralig'i deyiladi. 1 / T ning qaytarilishi (f d bilan belgilanadi) namuna olish tezligi yoki namuna olish tezligi deyiladi. Signalning hamma, hatto eng tez o'zgarishini kuzatib borish uchun uzluksiz signal namunalarini shunday chastotada (yoki shunday vaqt oralig'ida) olish kerak. Aks holda, bu signalni diskret o'qishdan tiklashda, ma'lumotlarning bir qismi yo'qoladi va tiklangan signalning shakli aslidan farq qiladi (2 -rasm). Bu shuni anglatadiki, qabul qilish paytida, masalan, radiotexnik qurilmaning (RTU) ovozi buzilish bilan qabul qilinadi.

Analog yoki uzluksiz signaldan impulsli va raqamli shaklga o'tish ma'lumot uzatish sifatini, masalan, RTUda, keskin yaxshilash imkonini beradi. Chunki impulsni o'tkazish osonroq. Qanchalik buzilgan bo'lsa ham, siz baribir uni yo'qotmaysiz. Qabul qilish oxirigacha qanday kelishi muhim emas. Chunki impulslar oddiy hisoblangan. Raqamli signal bir xil amplitudadagi tor pulslarning kombinatsiyasi bo'lib, diskret signal namunalarini ikkilik shaklda ifodalaydi.

Oddiy dinamik aloqalarga qo'shimcha ravishda, diskret tizimlar uzluksiz signalni diskretga aylantiradigan bir yoki bir nechta havolalarni o'z ichiga oladi. Bu puls, yoki o'rni elementi yoki raqamli qurilma. TO diskret boshqaruv tizimlari impuls, o'rni va raqamli o'z ichiga oladi. Pulsli tizimlarda signal o'z vaqtida, o'rni tizimlarida - darajasida, raqamli - vaqtida va darajasida kvantlanadi. Impuls tizimi impulsli elementlardan (bir yoki bir nechta) va odatiy dinamik aloqalarni o'z ichiga olgan uzluksiz qismlardan iborat. 4 -rasmda ideal puls elementining tavsifi berilgan.
Signalni o'z vaqtida aniqlaydigan (uzib qo'yadigan) zarba elementlari juda katta quvvat yutuqlarini olish imkonini beradi. Bundan tashqari, impuls rejimida tizimning quvvat sarfi kamayadi. Impulsli tizimlarga misollar - radio va optik joylashuv tizimlari, chastotali datchikli tizimlar va boshqalar. O'rnimizni avtomatik boshqaruv tizimlari, impulsli tizimlar kabi, uzluksiz tizimlarga havola qilinishi mumkin, lekin ularning impulsli tizimlardan asosiy farqi shundaki, ularning printsipiga ko'ra, röleli tizimlar. chiziqli bo'lmagan tizimlardir. O'rnimizni tizimlarida tizim yopilish va ochilish vaqtlari oldindan ma'lum emas; ular tizimning o'ziga xos xususiyatlari bilan belgilanadi. Bu o'rni tizimlarida tartibga solish jarayonlari dinamikasining asosiy xususiyatlarini aniqlaydi. Ishning qulayligi va maqbul ish sifati tufayli, röle tizimlari maishiy texnikada keng qo'llaniladi, masalan, muzlatgichlarda haroratni nazorat qilish tizimlari yoki elektr dazmolni isitish va h.k. Raqamli tizimlarga avtomatik boshqaruv va tartibga solish tizimlarini o'z ichiga oladi, ularning yopiq tsikliga raqamli hisoblash moslamasi kiradi, bu esa murakkab boshqaruv algoritmlarini amalga oshirish imkonini beradi. Raqamli hisoblash moslamasining boshqaruv tizimiga kiritilishi uzluksiz qiymatlarni kirishda diskret qiymatlarga aylanishi va chiqishda teskari konversiya bilan bog'liq. Hisoblash moslamasining etarlicha yuqori soat chastotasi bilan (tizimning harakatsizligi bilan solishtirganda) ko'p hollarda raqamli tizimni umuman uzluksiz hisoblash mumkin. Umuman olganda, raqamli avtomatik boshqaruv tizimi chiziqli bo'lmagan diskret tizimdir. Raqamli tizimlarga kompyuterlar, turli mikroprotsessorli boshqaruv tizimlari va boshqalarni o'z ichiga olgan tizimlar misol bo'la oladi. Diskret tizimlar mavjud katta ahamiyatga ega zamonaviy texnologiyada.
Atama raqamli tizimlar (ing. namuna olingan ma'lumotlar tizimlari) uzluksiz zavodni boshqarish uchun raqamli boshqaruvchi ishlatiladigan tizimlarni bildiradi. Bunday tizimlar uzluksiz va diskret elementlarni o'z ichiga olganligi sababli, ular ko'pincha chaqiriladi uzluksiz-diskret yoki analog-raqamli yoki faqat diskret boshqaruv tizimlari . Raqamli tizimlar boshqaruv tizimlarining maxsus sinfini ifodalaydi. O'xshash bo'lmagan elementlarning mavjudligi jarayonlarni matematik tavsiflashda katta qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Raqamli tizimlarni uzluksiz yoki diskret tizimlar uchun ishlab chiqilgan klassik usullar yordamida tahlil qilish va sintez qilish, qoida tariqasida, faqat taxminiy echimlarni beradi. Ochiq va yopiq pastadirli tizimlar mavjud (5-rasm). Ikkala holatda ham nazoratning maqsadi - nazorat qilinadigan qiymatlarning kerakli qiymatlarini ta'minlash (bu kema yo'nalishi, suv osti transport vositasining cho'kish chuqurligi, turbina aylanish tezligi va boshqalar bo'lishi mumkin). . V ochiq tsikl tizimi kompyuter faqat buyruq signallarini oladi (mos yozuvlar ta'sirlari), buning asosida ob'ekt uchun boshqaruv signallari hosil bo'ladi. Bunday (dasturiy) boshqaruvdan foydalanish faqat jarayon modeli aniq ma'lum bo'lgan va boshqariladigan miqdorlarning qiymatlari nazorat signallari bilan to'liq aniqlangan taqdirdagina mumkin bo'ladi. Shu bilan birga, tashqi buzilishlarning ta'sirini hisobga olish va nazorat maqsadiga erishilganligini aniqlash mumkin emas. V yopiq tizimlar tomonidan ishlatilgan qayta aloqa , uning yordamida boshqaruv kompyuteri boshqaruv ob'ektining holati haqida ma'lumot oladi. Bu oldindan noma'lum bo'lgan omillarni hisobga olishga imkon beradi: model haqidagi bilimlarning noaniqligi
Guruch. 5. Ochiq va yopiq pastadirli raqamli tizim.
Keling, yopiq tsiklli boshqaruv tizimining bir qismi bo'lgan kompyuterni batafsil ko'rib chiqaylik (6-rasm).
Keyinchalik analog signallar qattiq chiziqlar bilan, diskret (raqamli ketma -ketliklar) - nuqta chiziqlar bilan belgilanadi. Analog kirish signallari (mos yozuvlar signallari, xato signallari, signallar) fikr -mulohaza sensorlardan) yuboriladi analog-raqamli konvertor (ADC), bu erda ular raqamli shaklga o'tkaziladi (ikkilik kod). Ko'p hollarda ADC
vaqti -vaqti bilan bu konvertatsiyani ma'lum vaqt oralig'ida bajaradi T deb nomlangan kvantlash oralig'i yoki kvantlashtirish davri ... Shunday qilib, diskret qiymatlar uzluksiz signaldan tanlanadi (namuna, ing. namuna olish) e[k] =e(kT) butun son uchun k= 0,1, K, ketma -ketlikni hosil qiladi
sig'im ( e[k]). Bu jarayon deyiladi kvantlashtirish ... Shunday qilib, ADC chiqishidagi signal raqamlar ketma -ketligi sifatida talqin qilinishi mumkin. Hisoblash dastur ba'zi algoritmlarga ko'ra, kiruvchi raqamli ketma -ketlikni o'zgartiradi ( e[k]) qochish ketma -ketligiga ( v[k]}. Raqamli-analogli konvertor (DAC) ketma -ket uzluksiz boshqaruv signalini tiklaydi ( v[k]). Ko'pincha, DAC kompyuter kirishida ADC bilan bir xil davrda ishlaydi. Biroq, keyingi nazorat signalini hisoblash uchun biroz vaqt ketadi, shuning uchun
deb nomlangan hisoblash kechikishi ... Amalda, bu kechikishni tizimning uzluksiz qismiga havola qilish va ADC va DAC nafaqat sinxron (ayni davr bilan), balki fazali (bir vaqtning o'zida) ishlaydi deb taxmin qilish odat tusiga kiradi.