第2章--计算机控制系统信号类型.pptVIP

第2章计算机控制系统信号基础2.1计算机控制系统信号类型2.2模数转换理论基础2.3数模转换理论基础

2.1计算机控制系统信号类型（1）根据时间可划分为：①连续时间信号：时间上连续，幅值连续或断续的信号。②离散时间信号：仅在离散断续时刻取值的信号。③采样信号获取模拟信号在离散时间瞬时值构成的信号序列，其时间离散、幅值连续，采样信号是离散时间信号的子集。2.1.1信号类型

2.1.1信号类型（2）根据幅值可划分为：①模拟信号：幅值可取任意值，即在某一时间范围内可连续变化的信号。②离散信号：幅值只取离散值的信号。③数字信号：幅值用一定位数的二进制编码表示的信号。2.1.1信号类型

2.1.1信号类型幅值时间连续离散连续离散数字信号表2-1控制系统信号类型

2.1.2计算机控制系统结构根据所包含的信号形式，控制系统可分为以下几种类型。连续控制系统：如图2-1(a)所示，系统各处均为连续时间信号；离散控制系统：如图2-1(b)所示，系统各处均为离散时间信号；采样控制系统：如图2-1(c)所示，系统是连续时间信号和离散时间信号并存的一个混合信号系统；数字控制系统：如图2-1(d)所示，除连续时间信号外，还包含数字信号。

2.1.2计算机控制系统结构(a)(b)(c)(d)图2-1控制系统典型结构图

2.1.2计算机控制系统结构典型的计算机控制系统的结构及信息变换过程：时间和数值均连续的模拟信号，经过按一定采样周期闭合的采样器和A/D转换器，转换成数字计算机可以接收的时间离散、二进制数码表示的数字信号，经计算机处理，输出离散数字信号，再通过D/A转换器和保持电路转成时间连续模拟信号，作用于控制对象或过程。被控对象或过程的状态信息再由传感器获取，得到的模拟信号作为反馈信号与给定值比较，其比较值通过A/D转换器转换成数字信号，方可被计算机接收与处理。图2-2典型计算机控制系统结构及信号变换过程

2.2模数转换理论基础2.2.1采样过程采用按一定时间间隔T闭合的采样开关，抽取时间和幅值连续的模拟信号在瞬时的脉冲信号，形成序列的过程称为采样过程。完成采样过程的装置称为采样开关或采样器，采样开关的输入信号为连续时间信号，输出信号为采样信号，如图2-3所示为理想采样过程。实际采样开关利用定时器控制，每隔一个采样周期T，开关闭合时间而完成一次采样，图2-4所示为实际采样过程。

2.2.1采样过程连续时间信号(b)采样开关(c)采样信号图2-4实际采样过程连续时间信号(b)采样开关(c)理想采样信号图2-3理想采样过程

2.2.1采样过程根据采样周期的特点，采样也分为以下几种：均匀采样：整个采样过程中采样周期不变，采样时刻为；非均匀采样：与均匀采样相对，采样周期是变化的。某些非均匀采样可以视为几种均匀采样的叠加；随机采样：相邻两次采样的时间间隔不等，且随机变化。随机采样亦是非均匀采样的子集；单速率采样：有多个采样开关，各采样开关的采样周期均相同。多速率采样：系统中有多个采样开关，每个采样开关均为周期采样，但采样周期不相同。

2.2.2采样信号的数学描述与采样定理1.采样开关的数学描述采样过程可用单位脉冲函数来描述，理想采样开关瞬时通断一次，只允许该采样时刻的输入信号通过，相当于在该采样时刻作用一个单位脉冲。其数学模型如（2-1）式所示。（2-1）图2-5理想采样开关数学描述

2.2.2采样信号的数学描述与采样定理2.采样信号的时域描述理想采样信号可视为被采样信号被单位脉冲序列调制的结果。采样过程则可视为一个脉冲调制过程，采样开关即为一个脉冲调制器，输入为调制信号，而则是幅值被调制的脉冲序列。如图2-6所示。图2-6采样信号的脉冲调制过程

2.2.2采样信号的数学描述与采样定理理想采样信号时域模型可描述为（2-2）实际系统中，有