Типи дискретних систем

Система управління називається дискретною, якщо вона містить дискретний елемент. Елемент називається дискретним, якщо його вихідний сигнал квантований за часом або за рівнем. Говорять, що сигнал квантований за часом, якщо він є послідовністю імпульсів, і квантований за рівнем, якщо він приймає дискретні значення, тобто значення, кратні деякій мінімальній величині, званій рівнем квантування або квантом.

Дискретні системи розділяються на імпульсні, цифрові і релейні.

Система управління називається імпульсною, якщо вона містить імпульсний елемент – дискретний елемент, що перетворює безперервний сигнал в імпульсний, тобто в послідовність імпульсів. На виході імпульсного елементу сигнал квантований за часом.

Система управління називається цифровою, якщо вона містить цифровий пристрій. На виході цифрового пристрою сигнал квантований за рівнем і за часом.

Система управління називається релейною, якщо вона містить релейний елемент. Релейні системи управління є істотно нелінійними. Вони не підлягають звичайній лінеаризації і в цьому курсі не розглядаються.

Рис. 18.1. Форми імпульсу: а – прямокутний імпульс; б – трикутний імпульс; в – синусоїдальний імпульс

Розглянемо різні типи імпульсних систем. Але для цього перш за все зупинимося на характеристиці імпульсів і імпульснії модуляції.

Імпульсом тривалості називається сигнал (фізична величина), який описується функцією, що не звертається в нуль тільки на деякому кінцевому інтервалі часу тривалості .

За формою розрізняють прямокутні, трикутні, синусоїдальні (рис. 18.1) і інші імпульси. Вони характеризуються шириною (тривалістю) і амплітудою (висотою) . Послідовність імпульсів, крім вказаних параметрів, ще характеризується періодом проходження імпульсів і відносною тривалістю (рис. 18.2). У імпульсному елементі відбувається модуляція, тобто відповідно до вхідного сигналу змінюється один з параметрів послідовності імпульсів на виході. Залежно від того, який параметр змінюється, розрізняють амплітудно-імпульсну модуляцію (АІМ), широко-імпульсну модуляцію (ШІМ) та інші.

Рис. 18.2. Послідовність імпульсів

При АІМ змінюється амплітуда , а при ШІМ – ширина (тривалість) імпульсу. Імпульсний елемент, що здійснює амплітудно-імпульсну модуляцію, називають АІМ-елементом, а імпульсний елемент, що здійснює широко-імпульсну модуляцію, називають ШІМ-елементом.

Імпульсну систему управління, що містить АІМ-елемент, називають АІМ-системой управління, а імпульсну систему управління, що містить ШІМ-елемент, називають ШІМ-системой управління.

Розрізняють імпульсну модуляцію 1-го і 2-го родів. При імпульсній модуляції 1-го роду модульований параметр змінюється відповідно до значень вхідного (модулюючого) сигналу (рис. 18.3, а) в дискретні моменти часу, звані моментами знімання сигналу (рис. 18.3,б).

Рис. 18.3. Модуляції 1-го і 2-го родів: а – модулюючий сигнал; б – АІМ 1-го роду; в – АІМ 2-го роду

При модуляції 2-го роду модульований параметр змінюється відповідно до значень модулюючого сигналу протягом всього часу існування імпульсу (рис. 18.3, в).