Цифровые системы управления

Июль 22, 2022

Главная
Разное
Цифровые системы управления

Содержание

2. © К. Поляков, 2003 ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Структуры и особенности цифровых систем управления Квантование сигналов и
3. © К. Поляков, 2003 Литература Острём К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ, М.: Мир, 1987.
4. © К. Поляков, 2003 Дополнительная литература Цыпкин Я.З., Теория импульсных систем, М.: Физматгиз, 1963. Джури Э.,
5. © К. Поляков, 2003 Поддержка курса http://kpolyakov.narod.ru http://kpolyakov.by.ru слайды к лекциям в формате PPT (для Power
6. © К. Поляков, 2003 Цифровые системы управления компьютер процесс Задающие воздействия Сигналы управления Управляемые величины компьютер
7. © К. Поляков, 2003 Компьютер в контуре управления АЦП ЦАП ПРОГРАММА Аналоговые (непрерывные сигналы) Дискретные сигналы
8. © К. Поляков, 2003 Квантование квантование по времени (с периодом T) квантование по уровню (8-12 бит)
9. © К. Поляков, 2003 Идеальный импульсный элемент T ×
10. © К. Поляков, 2003 Преобразование Лапласа для x*(t) Преобразование Лапласа для x*(t) Импульсный сигнал
11. © К. Поляков, 2003 Частота квантования Свойство периодичности целое Периодичность X*(s) с периодом j ωs
12. © К. Поляков, 2003 Частотные свойства при квантовании Преобразование Фурье для x(t) Связь спектров непрерывного и
13. © К. Поляков, 2003 Точное восстановление сигнала Непрерывный сигнал Дискретный сигнал Условие восстановления Частота Найквиста
14. © К. Поляков, 2003 Теорема Котельникова-Шеннона Непрерывный сигнал, преобразование Фурье которого равно нулю вне интервала (-ω0,
15. © К. Поляков, 2003 Эффект поглощения частот Дискретный сигнал Сигнал восстановить нельзя: Непрерывный сигнал
16. © К. Поляков, 2003 Эффект поглощения частот Частота поглощает частоты сек рад/сек Гц рад/сек Гц
17. © К. Поляков, 2003 Чем плохо поглощение частоты? спектры реальных сигналов не равны нулю при высокочастотные
18. © К. Поляков, 2003 Описание работы компьютера ПРОГРАММА Алгоритм обработки сигнала
19. © К. Поляков, 2003 Линейные законы управления Скользящее среднее (СС) (MA – moving average) Авторегрессионный процесс
20. © К. Поляков, 2003 Операторная запись Оператор обратного сдвига (назад), ζ или z-1 Передаточная функция регулятора
21. © К. Поляков, 2003 Оператор прямого сдвига Оператор прямого сдвига (вперед) будущие значения – физически нереализуем!
22. © К. Поляков, 2003 Восстановление сигнала Фиксатор нулевого порядка (ZOH – zero order hold) T 0
23. © К. Поляков, 2003 Фиксатор нулевого порядка Импульсная характеристика Передаточная функция 1 1 1 T
24. © К. Поляков, 2003 Фиксатор нулевого порядка Частотная характеристика
25. © К. Поляков, 2003 Экстраполятор первого порядка Передаточная функция 1 Импульсная характеристика
26. © К. Поляков, 2003 Экстраполятор первого порядка Частотная характеристика
27. © К. Поляков, 2003 Преимущества цифровых систем Стандартная аппаратура Нет дрейфа параметров Гибкость, легкость настройки Возможность
28. © К. Поляков, 2003 Недостатки цифровых систем Дискретизация сигналов приводит к потере точности Теряется информация о
30. Скачать презентацию

Слайд 2

© К. Поляков, 2003
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Структуры и особенности цифровых систем управления
Квантование

сигналов и его свойства
Управляющая программа
Восстановление непрерывных сигналов (экстраполяторы)
Преимущества и недостатки цифровых систем управления

Лекция 1. Введение

Слайд 3

© К. Поляков, 2003
Литература
Острём К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ,

М.: Мир, 1987.
Бесекерский В.А., Цифровые автоматические системы, М.: Наука, 1976.
Микропроцессорные системы автоматического управления // Бесекерский В.А. и др., Л.: Машиностроение, 1989.
Б. Куо, Теория и проектирование цифровых систем управления, М.: Машиностроение, 1986.
Розенвассер Е.Н., Линейная теория цифрового управления в непрерывном времени, М.: Наука, 1994.

Слайд 4

© К. Поляков, 2003
Дополнительная литература
Цыпкин Я.З., Теория импульсных систем, М.: Физматгиз,

1963.
Джури Э., Импульсные системы автоматического регулирования, М.: Физматгиз, 1963.
Ту Ю., Цифровые и импульсные системы автоматического управления, М.: Машиностроение, 1964.
Чанг Ш., Синтез оптимальных систем автоматического управления, М.: Машиностроение, 1964.
Изерман Р., Цифровые системы управления, М.: Мир, 1984.
Chen T., Francis B.A. Optimal sampled-data control systems, NY: Springer-Verlag, 1995.

Слайд 5

© К. Поляков, 2003
Поддержка курса
http://kpolyakov.narod.ru
http://kpolyakov.by.ru
слайды к лекциям в формате PPT (для

Power Point) и PDF (для Acrobat Reader)
примеры к лекциям
методические указания для выполнения лабораторной работы
вопросы к экзамену

Слайд 6

© К. Поляков, 2003
Цифровые системы управления
компьютер
процесс
Задающие
воздействия
Сигналы
управления
Управляемые
величины
компьютер
процесс
Задающие
воздействия
Сигналы
управления
Управляемые
величины
датчики
Системы с обратной связью (замкнутые)
Системы программного

управления (разомкнутые)

Слайд 7

© К. Поляков, 2003
Компьютер в контуре управления
АЦП
ЦАП
ПРОГРАММА
Аналоговые (непрерывные сигналы)
Дискретные сигналы (числовые

последовательности)

Слайд 8

© К. Поляков, 2003
Квантование
квантование по времени (с периодом T)
квантование по уровню

(8-12 бит)

Слайд 9

© К. Поляков, 2003
Идеальный импульсный элемент
T
×

Слайд 10

© К. Поляков, 2003
Преобразование Лапласа для x(t)
Преобразование Лапласа для x(t)
Импульсный сигнал

Слайд 11

© К. Поляков, 2003
Частота квантования
Свойство периодичности
целое
Периодичность X*(s) с периодом j ωs

Слайд 12

© К. Поляков, 2003
Частотные свойства при квантовании
Преобразование Фурье для x(t)
Связь спектров

непрерывного и импульсного сигналов (X(jω) убывает быстрее, чем 1/ω)

Преобразование Фурье для x*(t)

целое

Слайд 13

© К. Поляков, 2003
Точное восстановление сигнала
Непрерывный сигнал
Дискретный сигнал
Условие восстановления
Частота Найквиста

Слайд 14

© К. Поляков, 2003
Теорема Котельникова-Шеннона
Непрерывный сигнал, преобразование Фурье которого равно нулю

вне интервала
(-ω0, ω0), однозначно представляется своими значения в равноотстоящих точках, если частота квантования больше ω0. Непрерывный сигнал может быть получен из дискретного по формуле

Слайд 15

© К. Поляков, 2003
Эффект поглощения частот
Дискретный сигнал
Сигнал восстановить нельзя:
Непрерывный сигнал

Слайд 16

© К. Поляков, 2003
Эффект поглощения частот
Частота поглощает частоты
сек
рад/сек
Гц
рад/сек
Гц

Слайд 17

© К. Поляков, 2003
Чем плохо поглощение частоты?
спектры реальных сигналов не равны

нулю при
высокочастотные помехи проявляются на низких частотах после квантования

Меры борьбы

использование предварительной фильтрации (фильтр низкой частоты)
выбор частоты квантования где - частота среза «самого быстрого» звена

Слайд 18

© К. Поляков, 2003
Описание работы компьютера
ПРОГРАММА
Алгоритм обработки сигнала

Слайд 19

© К. Поляков, 2003
Линейные законы управления
Скользящее среднее (СС) (MA – moving

average)

Авторегрессионный процесс со скользящим средним (АРСС) (ARMA)

Авторегрессионный процесс (АР) (AR – autoregression)

Слайд 20

функция регулятора

Слайд 21

физически нереализуем!

Передаточная функция регулятора

Слайд 22

hold)

запаздывание на 0,5T

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

© К. Поляков, 2003
Преимущества цифровых систем
Стандартная аппаратура
Нет дрейфа параметров
Гибкость, легкость настройки
Возможность

реализации сложных законов управления
Возможность адаптации

Слайд 28

информация о входных сигналах между моментами квантования
Между моментами квантования система не управляется: устойчивость!
Высокочастотные составляющие в сигнале управления

Цифровые системы управления

Содержание

© К. Поляков, 2003ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯСтруктуры и особенности цифровых систем управленияКвантование

© К. Поляков, 2003ЛитератураОстрём К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ,

© К. Поляков, 2003Дополнительная литератураЦыпкин Я.З., Теория импульсных систем, М.: Физматгиз,

© К. Поляков, 2003Поддержка курсаhttp://kpolyakov.narod.ruhttp://kpolyakov.by.ruслайды к лекциям в формате PPT (для

© К. Поляков, 2003Компьютер в контуре управленияАЦПЦАППРОГРАММААналоговые (непрерывные сигналы)Дискретные сигналы (числовые

© К. Поляков, 2003Квантованиеквантование по времени (с периодом T)квантование по уровню

© К. Поляков, 2003Идеальный импульсный элементT×

© К. Поляков, 2003Преобразование Лапласа для x*(t)Преобразование Лапласа для x*(t)Импульсный сигнал

© К. Поляков, 2003Частота квантованияСвойство периодичностицелоеПериодичность X*(s) с периодом j ωs

© К. Поляков, 2003Частотные свойства при квантованииПреобразование Фурье для x(t)Связь спектров

© К. Поляков, 2003Точное восстановление сигналаНепрерывный сигналДискретный сигналУсловие восстановленияЧастота Найквиста

© К. Поляков, 2003Теорема Котельникова-ШеннонаНепрерывный сигнал, преобразование Фурье которого равно нулю

© К. Поляков, 2003Эффект поглощения частотДискретный сигналСигнал восстановить нельзя:Непрерывный сигнал

© К. Поляков, 2003Эффект поглощения частотЧастота поглощает частотысекрад/секГцрад/секГц

© К. Поляков, 2003Чем плохо поглощение частоты?спектры реальных сигналов не равны

© К. Поляков, 2003Описание работы компьютераПРОГРАММААлгоритм обработки сигнала

© К. Поляков, 2003Линейные законы управленияСкользящее среднее (СС) (MA – moving

© К. Поляков, 2003Операторная записьОператор обратного сдвига (назад), ζ или z-1Передаточная

© К. Поляков, 2003Оператор прямого сдвигаОператор прямого сдвига (вперед)будущие значения –

© К. Поляков, 2003Восстановление сигналаФиксатор нулевого порядка (ZOH – zero order

© К. Поляков, 2003Фиксатор нулевого порядкаИмпульсная характеристикаПередаточная функция111T

© К. Поляков, 2003Фиксатор нулевого порядкаЧастотная характеристика

© К. Поляков, 2003Экстраполятор первого порядкаПередаточная функция1Импульсная характеристика

© К. Поляков, 2003Экстраполятор первого порядкаЧастотная характеристика

© К. Поляков, 2003Преимущества цифровых системСтандартная аппаратураНет дрейфа параметровГибкость, легкость настройкиВозможность

© К. Поляков, 2003Недостатки цифровых системДискретизация сигналов приводит к потере точностиТеряется

Похожие презентации

© К. Поляков, 2003
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Структуры и особенности цифровых систем управления
Квантование

© К. Поляков, 2003
Литература
Острём К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ,

© К. Поляков, 2003
Дополнительная литература
Цыпкин Я.З., Теория импульсных систем, М.: Физматгиз,

© К. Поляков, 2003
Поддержка курса
http://kpolyakov.narod.ru
http://kpolyakov.by.ru
слайды к лекциям в формате PPT (для

© К. Поляков, 2003
Компьютер в контуре управления
АЦП
ЦАП
ПРОГРАММА
Аналоговые (непрерывные сигналы)
Дискретные сигналы (числовые

© К. Поляков, 2003
Квантование
квантование по времени (с периодом T)
квантование по уровню

© К. Поляков, 2003
Идеальный импульсный элемент
T
×

© К. Поляков, 2003
Преобразование Лапласа для x(t)
Преобразование Лапласа для x(t)
Импульсный сигнал

© К. Поляков, 2003
Частота квантования
Свойство периодичности
целое
Периодичность X*(s) с периодом j ωs

© К. Поляков, 2003
Частотные свойства при квантовании
Преобразование Фурье для x(t)
Связь спектров

© К. Поляков, 2003
Точное восстановление сигнала
Непрерывный сигнал
Дискретный сигнал
Условие восстановления
Частота Найквиста

© К. Поляков, 2003
Теорема Котельникова-Шеннона
Непрерывный сигнал, преобразование Фурье которого равно нулю

© К. Поляков, 2003
Эффект поглощения частот
Дискретный сигнал
Сигнал восстановить нельзя:
Непрерывный сигнал

© К. Поляков, 2003
Эффект поглощения частот
Частота поглощает частоты
сек
рад/сек
Гц
рад/сек
Гц

© К. Поляков, 2003
Чем плохо поглощение частоты?
спектры реальных сигналов не равны

© К. Поляков, 2003
Описание работы компьютера
ПРОГРАММА
Алгоритм обработки сигнала

© К. Поляков, 2003
Линейные законы управления
Скользящее среднее (СС) (MA – moving

© К. Поляков, 2003
Операторная запись
Оператор обратного сдвига (назад), ζ или z-1
Передаточная

© К. Поляков, 2003
Оператор прямого сдвига
Оператор прямого сдвига (вперед)
будущие значения –

© К. Поляков, 2003
Восстановление сигнала
Фиксатор нулевого порядка (ZOH – zero order

© К. Поляков, 2003
Фиксатор нулевого порядка
Импульсная характеристика
Передаточная функция
1
1
1
T

© К. Поляков, 2003
Фиксатор нулевого порядка
Частотная характеристика

© К. Поляков, 2003
Экстраполятор первого порядка
Передаточная функция
1
Импульсная характеристика

© К. Поляков, 2003
Экстраполятор первого порядка
Частотная характеристика

© К. Поляков, 2003
Преимущества цифровых систем
Стандартная аппаратура
Нет дрейфа параметров
Гибкость, легкость настройки
Возможность

© К. Поляков, 2003
Недостатки цифровых систем
Дискретизация сигналов приводит к потере точности
Теряется