4. Імпульсні сау

Спробуйте відповісти, виходячи з Вашого запасу знань, на наступні запитання

1.Що таке імпульсні системи (ІC) ?

2.Вони "гірше" чи "краще" неперервних ?

З.Чи знаєте Ви сучасні технічні системи, де використовуються імпульсні САУ ?

! Імпульсною САУ називається САУ, яка має хоча б один імпульсний елемент: вимірювач, підсилювач, привід і сам регулятор.

До імпульсних систем відноситься в частковості вся САУ з ЦОМ.

В імпульсних САУ деякі параметри змінюються скачками. Чи потрібні імпульсні САУ, може це САУ 2-го сорту в порівнянні з безперервними ? Які САУ багатші по можливостям - імпульсні чи безперервні?

4.1.Приклади імпульсних сау

1) Система управління потужним електроприводом (теристорами, напівпровідниками).

Для напівпровідникових елементів вигідна робота в режимі насичення, фактично в режимі "включено-виключено". Втрати в цьому випадку мінімальні. Тому системні регулювання потужних електроприводів роблять імпульсними.

Рис.1. Частотно-імпульсна модуляція в системі

управління електроприводом.

2) САУ з ЦОМ.

ЦОМ - імпульсний елемент в силу принципів П функціонування. Вхідні сигнали сприймаються, а вихідні видаються дискретно, хоча частота квантування по часу може бути дуже великою. В ЦОМ сигнали квантовані не тільки по часу, але й по рівню. Оскільки розрядність дискретного представлення чисел в ЕОМ як правило

велика, то в більшості прикладних задач квантуванням по рівню нехтують.

Однак, це не завжди допустимо (накопичення похибок округлення).

к- номер кроку квантування вхідного сигнал а;

l- номер кроку квантування вихідного сигналу.

Рис.2. ЕОМ як елемент САУ

Слід відзначити що параметри квантування по рівню і по часу для входу і виходу ЦОМ не обов'язково повинні бути однаковими.

3) Радіолокаційні лазерні системи (для них також є звичайним режим "посилання -отримання" імпульсів)

4) Органи зору роботів

Навіть зорова система людини працює в імпульсному режимі сканування .(Якщо приклеїти мікро дзеркало на око, то можливо зафіксувати стрибки).

5) Цифровий запис звуку і зображень та їх послідовна обробка - фільтрація, кодування.

{Подивіться в літературі опис названих вище та інших імпульсних систем.}

4.2.Класифінація ісау

Процес перетворення безперервних сигналів в дискретні або квантовані сигнали називають квантуванням.

Розрізняють 3 способи квантування безперервних сигналів:

- по рівню;

- по часу;

- змішане по рівню і по часу.

В залежності від використаного типу квантування безперервного сигналу дискретні системи розділяються на:

• релейні (квантування по рівню);

• імпульсні (квантування по часу);

• цифрові (змішане квантування).

Відносно задач синтезу та аналізу ІСАУ можуть бути розділені на:

- лінійні;

- нелінійні.

Нелінійні IСАУ підрозділяються на :

а)системи з лінійною безперервною частиною і нелінійним імпульсним елементом (ІЕ);

б)системи з нелінійною безперервною частиною і з лінійним ІЕ;

в)системи з нелінійною безперервною частиною і ІЕ.

В залежності від виду використаної в системі модуляції (процес квантування неперервного сигналу в ІС) або від типу ІЕ імпульсні системи поділяються на 4 класи:

1. амплітудно імпульсні (АІМ);

2. широтно-імпульсні (ШІМ);

3. фазоімпульсні(ФІМ);

4. частотно-імпульсні (ЧІМ).

АІМ : амплітуда А вихідної послідовності імпульсів змінюється у відповідності з змінами вхідного сигналу. Тривалість τ і період повторен­ня Т імпульсів постійні.

ШІМ : τ змінюється у відповідності зі змінами вхідного сигналу, а А і Т –const.

Розглянемо приклад перетворення сигналів в ФІМ.

Робочий імпульс, що несе інформацію про величину сигналу

Опорний імпульс

t

U_{середнє}=0

При ФІМ міняється фаза деякого імпульсу відносно опорного. Часто опорні інпульси мають постійну частоту.

Імпульсна послідовність в ідеальному випадку повинна нести всю необхідну інформацію, що міститься в безперервному сигналі. Але при квантуванні по часу імпульсним елементом виділяються дискретні значення вхідного безперервного сигналу, що приводить до втрати частини інформації, вміщеній у вхідному сигналі. Цілком очевидно, що чим рідше квантується безперервний сигнал, тим важче відновити його форму після перетворення в ІЕ. Тону вибір частоти переривання ІЕ повинен відбуватися в залежності від форми вхідного сигналу, а дискретність квантування не повинна приводити до втрат інформації при проходженні безперервного сигналу через ІЕ.

Умови для вибору частоти переривання ІЕ визначаються на основі теореми Котельникова-Шеннона.