21. Цифрові системи автоматичного керування. Визначення, особливості, призначення, достоїнства.

Цифровые системы — это системы, в которых имеют место дискретные сигналы в виде цифрового кода.

Цифровые САУ - это наиболее совершенные по своим возможно­стям дискретные ОАУ. В них роль управляющего устройства играет цифровая вычислительная машина. Большинство цифровых САУ можно представить в виде схемы, показанной на рис. 12-13. Здесь HJ1 — непрерывная часть системы; обычно это прежде всего объект управления; ЦВМ - - цифровая вычислительная машина; Н — Ц и Ц — Н — соответственно преобразователи непрерывной величины а цифровую и наоборот. Эти преобразователи связывают ЦВМ, у которой входная и выходная величины представлены в цифровой форме, с непрерывной частью системы.

Преобразование непрерывной величины в цифровую заклю­чается в квантовании ее по времени, но уровню и представлении полученных дискретных значений в виде чисел, т. е. в цифровом коде. В зависимости от принципа действия преобразователя ату преобразование может осуществляться либо путем последователь­ного выполнения перечисленных выше этапов, либо сразу в виде одной операции.. Такое преобразование называется кодо -импульсной модуляцией. Поэтому цифровые си­стемы иногда называют кодо-импульсными системами. Соответст­венно преобразование Н — Ц называют кодированием, а обратное преобразование Ц— Н — декодированием. В отличие or импульсной модуляции, применяемой в импульсных САУ, здесь каждое значение преобразуемой входной величины представляется не одним импульсом, модулируемый параметр которого (высота, ширина, фаза) пропорционален значению входной вели­чины, а серией импульсов. Каждое численное значение входной величины представляется определенной комби­нацией дискретных значений модулируемою параметра этих импульсов.

Основные достоинства цифровых САУ опреде­ляются теми возможностями, которые возникают в результате применения цифровой техники. Это прежде всего высокая точность, помехозащищенность и возможность реализации очень сложных алгоритмов управления, какие только доступны современный ЦВМ. Кроме того, к цифровым САУ в полной мере относится и такое достоинство импульсных систем, как возможность осу­ществления многоточечного управления.

Высокая точность цифровых систем объясняется цифровой формой представления в неб перерабатываемой управляющим устройством информации. Точность всех операций при этом практически не имеет предела и определяется числом разрядом цифрового коли, которым представлены сигналы. Как известно, каждая операции над непрерывной величиной ведет к уменьшению точности. В отличие от этого переработка цифровых сигналов не ведет к увеличению погрешности, которая остается ограниченной заранее известным значением.

Помехозащищенность цифровых систем выше, чем у импульс­ных, благодари кодовому представлению информации. Во-первых, в этом случае изменение модулируемого параметра импульсов в определенных пределах, определяемых шагом квантовании, не создает погрешности. Во-вторых, помехозащищенность может быть увеличена практически неограниченно за счет введении избыточности, позволяющей автоматически обнаруживать и испра­влять возможные ошибки и искажения, возникающие при передаче и переработке цифровой информации.

Разумеется, все эти достоинства цифровых систем достигаются ценой значительно большей их сложности и стоимости но сравнению с другими системами. Поэтому цифровые САУ при­меняются только в тех случаях, когда иными, более простыми средствами задача решена быть не может. Так, цифровыми делаются даже очень простые по алгоритму работы системы управления и регулирования, если от них требуется достаточно большая точ­ность.

Однако основная область применения цифровых систем — это системы с достаточно сложным алгоритмом преобразования инфор­мации в управляющем устройстве, требующим применения ЦВМ. В этом случае в состав управляющего устройства могут входить ЦВМ вплоть до больших машин универсального лита, и даже комплекса таких машин.

Область применения цифровых систем в настоящее время быстро расширяется но мере совершенствования цифровой техники и прежде всего повышения надежности и снижения веса ЦВМ.

Наличие в цифровой системе квантования по уровню делает ее принципиально нелинейной, как и систему релейного действия. При этом, как и в релейных САУ, в цифровых системах возможна неустойчивость в малом с установлением автоколебании, амплитуда которых определяется зоной нечувствительности системы, равной шагу квантования. Правда, поскольку шаг квантования в цифро­вых САУ обычно мал, возможная амплитуда таких автоколебаний тоже достаточно мала.

Статическая точность цифровой САУ определяется шагом квантования, минимальная величина которого ограничена точ­ностью измерения выходных величин объекта, а также возможной точностью преобразования их в цифровую форму. При уменьше­нии шага квантования q, т. е. при увеличении числа уровней квантования и числа разрядов цифрового кода, цифрован система приближается по своим свойствам к импульсной системе. При достаточной малости шага квантования q квантованием но уровню можно пренебречь о приближенно рассматривать цифровую систему как импульсную систему. Такая импульсная система называется предельной нмпульсно1 системой.

Особенностью динамики цифровых САУ по сравнению с им­пульсными является обязательное наличие фиксированного вре­менного запаздывания в управляющем устройстве, определяемого длительностью одного цикла переработки информации в ЦВМ.

22. Опишіть два напрямки створення САУ з мікроЕОМ.

в тетради