 |
Преобразователь Д/А (ЦАП для цифровых систем)
|
|
|
|
С учетом замечаний о затруднениях, вызываемых учетом эффектов квантования по уровню, считаем ЦАП частным случаем преобразователя Д/А (дискретный сигнал в аналоговый).
Сразу отметим, что одной заданной решетчатой функции 
можно сопоставить бесчисленное множество аналоговых сигналов. Квантуя каждый из них с периодом То, получаем заданную решетчатую функцию 
. Для устранения этого затруднения используют типовые законы преобразования Д/А. Этих законов довольно много. Отметим вначале самые простые.
АИМ – амплитудно-импульсная модуляция.
Среди видов АИМ простейшей является АИМ нулевого порядка. Д/А называют фиксатором. График формирования импульсного сигнала, снимаемого с фиксатора нулевого порядка, имеет вид:
Найдем преобразование Лапласа прямоугольного импульса:
Если импульс 
смещен от нуля на i периодов квантования вправо, то он имеет вид:
, то 
.
В импульсных системах с АИМ с фиксатором нулевого порядка отсчет U(iTo) преобразуется в импульс
Длительность импульса 
удобно измерять в доли периода То квантования, т.е. 
, тогда импульс 
.
Преобразование Лапласа
Сравнивая изображения 
и 
, нетрудно заметить
.
Из этого следует, что ЦСАУ без учета квантования по уровню является частным случаем импульсной системы при γ=1.
Объект цифровой системы
В объект управления цифровой системы включаются все функционально необходимые элементы, которые расположены в части замкнутого контура системы между ЦАП (Д/А) и сравнивающим устройством. В нее включаются: усилители по амплитуде и мощности, исполнительные устройства, непосредственно объект и датчик. Они называются непрерывной частью систем.При анализе вместо ПФ линейной части удобно рассматривать ПФ приведенной линейной части
|
|
|
При исследовании свойств цифровой системы необходимо использовать какой-либо способ оценки реакции объекта на входную модулированную последовательность импульсов.
Заметим, что непосредственное определение реакции непрерывной части является трудно решаемой задачей. Методы оценки будут рассмотрены ниже. Чаще всего они ориентированы на форму описания ДФ (непосредственно зависят от То).
В заключении вводного раздела отметим следующее:
1. Цифровой фильтр (цифровой регулятор), входящий в цифровую систему управления, оперирует с сигналами, представленными квантованиями по времени и по амплитуде аналоговых сигналов системы.
2. Квантование по амплитуде является нелинейной операцией. Нелинейность значительно усложняет исследование системы. Как правило, эту операцию, рассматриваемую в виде модели, упрощают за счет:
а) неучета ограничений, определяемых конечным числом разрядов двоичного кода 
;
б) введением «шума квантования» 
.
В результате цифровая система становится импульсной системой, имеющей параметр γ формирователя импульсов, равный единице.
3. При исследовании цифровой системы оценивается выходной сигнал объекта не в любые моменты времени, а только в моменты, связанные с моментами квантования.
4. Особенностью применения ЦВМ в ЦАС является то, что они должны «работать в реальном масштабе времени». Другими словами,время преобразования 
не должно превышать периода То квантования. Это обстоятельство является серьезным ограничителем:
если То – мало, то условия 
можно обеспечить следующими приемами:
1) уменьшать τ за счет упрощения «закона управления»;
2) применять более быстродейственное ЦВМ для вычисления управляющего воздействия;
3. 1+2 и т. д.
5. Работа АЦП, ЦФ, и ЦАП (т. е. всех элементов, связанных с дискретными сигналами) должна полностью синхронизирована за счет тактовых импульсов, вырабатываемых таймером.
|
|
|
|
|
|
