Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

АЦП и его характеристики





Доверь свою работу кандидату наук!
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

Рис. 7.

Рис. 6.

Рис. 5.

Рис. 4.

Рис. 3.

Рис. 2.

Рис. 1.

Математическая модель микропроцессорной системы управления

Система автоматического управления, блок управления которой выполнен в виде микропроцессорной системы, является дискретной САУ. Из курса ТАУ известно, что математическая модель дискретной САУ выглядит следующим образом (рис. 1):

Однако корректное использование математической модели цифровой системы невозможно, если неизвестно точное соответствие частей модели структурным единицам и блокам МПС. Обобщенная структурная схема МПС представлена на рис. 2.

На первый взгляд, соответствие структурной схемы (рис. 2) и математической модели (рис. 1) не просматривается. Попробуем его найти.

Рассмотрим частный случай цифровой САУ — цифровой электропривод (рис. 3):

Как видно, САУ состоит из микропроцессорной системы (микропроцессор, запоминающее устройство и 3-х УВВ) и непрерывной неизменяемой части (усилитель мощности, исполнительный двигатель, редуктор, нагрузка и датчик обратной связи). Выделим в этой системе четыре элемента:

1. Канал обратной связи (УВВ 1, ДОС и линии связи);

2. Канал управляющих сигналов (УВВ 2 и линии связи);

3. Канал входных сигналов (УВВ 3 и линии связи);

4. Цифровой фильтр (микропроцессор и запоминающее устройство).

Таким образом, МПСУ состоит из цифрового фильтра, трех каналов связи и непрерывной неизменяемой части.

Почему микропроцессор и запоминающее устройство названы цифровым фильтром? В технике принято называть фильтром любое устройство, если при прохождении через него синусоидального сигнала амплитуда этого сигнала меняется. Любое корректирующее устройство представляет собой фильтр. В запоминающем устройстве хранится программа, реализующая алгоритм управления, а следовательно – осуществляющая фильтрацию сигналов, проходящих через МПС. Эта фильтрация называется цифровой, поскольку микропроцессор выполняет команды за конечное время и работает с дискретными величинами. Имеет место квантование по времени и по уровню. Следовательно, микропроцессор работает как цифровой фильтр.



Рассмотрим более подробно структуру трех перечисленных каналов связи и попытаемся получить их математическое описание.

Канал обратных связей (КОС)

Согласно схеме, приведенной на рис. 3. КОС имеет следующую структуру (рис. 4):

Здесь Д— датчик обратной связи. Датчик может быть непрерывным и дискретным. Рассмотрим эти два варианта отдельно.

КОС с непрерывным датчиком

В этом случае датчик может быть представлен в виде усилительного звена с некоторым коэффициентом усиления, которое путем структурных преобразований может быть перенесено в прямую цепь контура САУ. В результате структура КОС оказывается следующей (рис. 5):

Здесь — сигнал обратной связи, приходящий с датчика, — данные, передаваемые по шине данных и представленные в числовом виде. Из-за ограниченности разрядной сетки число не может принимать любые значения в диапазоне своего изменения, имеет место квантование по уровню. Следовательно, КОС должен содержать устройство, обеспечивающее квантование сигнала по уровню. Такое устройство называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Блок-схема алгоритма управления для цифровой системы имеет вид (рис. 6):

Так как каждый шаг алгоритма состоит из набора команд микропроцессора и выполняется за конечное время, ввод сигнала производится в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на величину , которая равна общей длительности выполнения одного цикла алгоритма управления. Следовательно, сигнал (см. рис. 5) квантован по времени. Поэтому в математической модели КОС должен присутствовать импульсный элемент, отражающий факт квантования сигнала по времени (рис. 7).

Здесь — сигнал, квантованный по уровню, — сигнал, квантованный по времени и уровню. Схема на рис. 7 представляет собой математическую модель канала обратной связи с непрерывным датчиком.

Следует обратить внимание, что физически импульсного элемента не существует. Присутствие его в математической модели лишь отражает факт квантования сигнала по времени. Физически это квантование осуществляет сам микропроцессор, выполняя ввод данных в дискретные моменты времени.

КОС с дискретным датчиком

В дискретном датчике преобразование непрерывного сигнала в дискретный и соответствующее квантование по уровню происходит внутри самого датчика, сигнал на его выходе представляется уже в цифровом виде. Поэтому мы можем рассматривать дискретный датчик как АЦП, понимая под АЦП здесь любое устройство, осуществляющее квантование по уровню. Следовательно, в случае дискретного датчика КОС также описывается схемой, представленной на рис. 7.

Обычно АЦП рассматривают как статический элемент, то есть предполагают, что запаздывание сигналов, проходящих через него, очень мало. Однако в высокоскоростных системах приходится учитывать конечность времени преобразования в АЦП непрерывного сигнала в соответствующий цифровой код.

Реальный АЦП имеет следующую характеристику (рис. 8):

Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой




Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 452; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.017 сек.