z05_信号运算电路.ppt

上节课内容回顾 请画出压控电压源型滤波电路基本结构。 请画出无限增益多路反馈型电路基本结构。 以上两种电路结构分别可以实现那些滤波功能？ 请阐述有源滤波器设计步骤？ 传递函数确定： 逼近方法 电路阶数 电路结构选择 有源器件选择 无源元件参数计算 获得被测参数：和、差、积、积分、平均值、峰值、任意函数 实现控制：PID 误差补偿：非线性补偿 减小干扰影响：共模抑制，跟踪滤波 调制解调：乘法运算 数字运算和模拟运算 模拟运算：快、设备简单 数字运算：功能强、精度高 对数运算 指数运算 基于对数、指数的乘运算 基于对数、指数的除运算 对数放大器是单极性的，因此对数乘法器和除法器也是单象限的。可以将输入电压Ux 和Uy分别与常数电压UxC和UyC相加后再相乘，实现四象限相乘。 5.4 常用特征值运算电路 绝对值运算电路 峰值检测运算电路 平均值运算电路 初始状态ui=0,uo=ui=0; S:当ui0,VD1截止，VD2导通，电容C被充电，使uC=ui. uo通过R1反馈到N1反相端，构成电压跟随器，使uo=ui; H:当ui开始下降时，N1同相端电压N1反相端电压，VD1导通，VD2截止，C处于记忆状态，端电压不变。uo保持为第一峰值。 首先要清楚被测平均值的真正含义，然后选取相应电路。 若干参数平均值 平均温度 用求和方法求取平均值。 某一参数在一段时间内的平均值 管道流体压力 采用时间平均法，即积分运算电路。 某一恒定或呈周期变化的参数 电源 在远大于周期的时间内，通过滤波把扰动部分去掉，获得基本上不随时间变化的平均值。 比例调节作用是在系统出现偏差后用以减少偏差，比例作用大可以加快调节，减少误差，但过大的比例将导致系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用能消除系统的稳态误差，积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强；反之Ti大则积分作用弱，积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢，所以积分调节作用常与另外两种调节规律结合，组成PI调节或者PID调节。 微分调节作用反映的是系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因而能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。所以微分调节作用可以改善系统的动态性能，然而微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的微分调节对系统抗干扰不利。同样，微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合组成PD调节或者PID调节。 在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。 　　对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3 　　对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1 　　对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3 　　对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5 　　参数整定找最佳，从小到大顺序查 　　先是比例后积分，最后再把微分加 　　曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 　　曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 　　曲线偏离回复慢，积分时间往下降 　　曲线波动周期长，积分时间再加长 　　曲线振荡频率快，先把微分降下来 　　动差大来波动慢。微分时间应加长 　　理想曲线两个波，前高后低4比1 　　一看二调多分析，调节质量不会低 在研究传递函数时只考虑输入量的影响 5.5 微分积分运算电路 增量积分电路（比例积分电路） b) R1 R1 Ui uo ui O O t t Ui R2 R2 5.5.1 积分运算电路 ∞ - + + N R1 R1 R2 R2 C C I1 I1 ui uo a) 有利于提高调节速度 5.5 微分积分运算电路 5.5.2 微分运算电路 a)基本微分电路 b)实用微分电路 TD=RC: 微分时间常数 微分运算反映输入信号变化速度，当输入信号无变化时，输出为0。 因此，若输入信号中有一个固定不变的偏差时，无论大小，均无输出。即，纯微分电路无法克服静差。 微分运算为积分运算的反运算 ui R C N ∞ uo + + － uo R1 R C C1 N ∞ ui + + － 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。 反馈理论的三个要素：测量、比较和执行。 测量关心的变量，与期望值比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。 理论的关键是：做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID(比例Proportion–积分Integration–微分 Differentiation ) 控制就是按设定值与测量值之间偏差的比例、偏差的积累和偏差的变化趋势进行控制，将一定的物理量(被调节参数X )调节到预先