z05_信号运算电路.ppt

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z05_信号运算电路

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

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