Классификация дискретных систем - Теория дискретных систем
Рассмотрим системы автоматического управления, в которых передача, обработка и преобразование информации осуществляются только в определенные моменты времени, то есть дискретно. В этом случае в системах действуют сигналы, являющиеся некоторой последовательностью импульсов, и такие системы называются дискретными. Создание дискретных систем может быть вызвано многими причинами.
Во-первых, принцип действия некоторых элементов, входящих в систему, может быть дискретным. К примеру, в системе управления ракетой имеется импульсная радиолокационная станция (РЛС), измеряющая координаты цели и ракеты (рис. 1.1). По своему принципу действия она выдает информацию дискретно с частотой следования импульсов станции, поэтому и вся система управления будет дискретной. В качестве другого примера можно указать на САУ, имеющие в своем составе цифровые вычислительные машины (ЦВМ), являющиеся дискретными устройствами.
Рис. 1.1 Блок - схема системы автоматического управления
Во-вторых, в дискретных системах проще реализовать сложные алгоритмы управления. Так, при использовании ЦВМ алгоритм задается в виде программы, сложность которой практически не влияет на конструкцию системы. Смена программы, то есть алгоритма управления, производится без больших затрат времени. В непрерывных же САУ повышение сложности алгоритма управления требует включения в состав системы новых элементов, а замена алгоритма связана с существенным усложнением конструкции.
В-третьих, точность решения алгоритмов управления с помощью дискретных устройств (например, ЦВМ) обычно выше, чем с помощью непрерывных. Это положение требует более подробного объяснения. Дискретная обработка информации за счет импульсного характера сигналов неизбежно приводит к ее потере, так как на интервалах, где импульсы отсутствуют, полезная информация не используется. Поэтому, если для решения одного и того же алгоритма использовать дискретные и непрерывные устройства, то точность последних в идеальном случае будет выше. За счет потери части информации дискретные устройства обладают методической погрешностью, то есть такой, которая зависит от метода обработки. Однако как дискретные, так и непрерывные устройства имеют и другие погрешности - инструментальные, зависящие от неточностей изготовления отдельных элементов, нестабильностей параметров, внутренних шумов и помех. Оказывается, что инструментальные погрешности непрерывных устройств значительно больше, чем устройств дискретных, и сильно растут с усложнением алгоритма обработки. В итоге суммарная погрешность дискретных устройств оказывается меньше инструментальной погрешности непрерывных, что и позволяет говорить о более высокой точности работы дискретных систем.
Перечисленные преимущества привели к широкому использованию дискретных систем. Особенно большое распространение получили системы с ЦВМ. Классификация дискретных систем базируется на признаках, определяющих особенности протекания процессов управления и методики исследования. По этим признакам дискретные системы можно разделить на линейные и нелинейные (в зависимости от применимости к ним принципа суперпозиции) и на стационарные и нестационарные (по степени изменения параметров во времени). Кроме них имеются и другие признаки, характерные только для дискретных систем. Перечислим их и дадим дополнительную классификацию дискретных САУ.
При изучении теории дискретных систем следует четко различать такие понятия, как процесс и сигнал. Процесс отображает ту информацию, которая преобразуется системой, а сигнал является физическим носителем этой информации. В непрерывных системах оба эти понятия отождествляются, так как значения сигнала в любой момент времени пропорциональны значениям процесса. В теории дискретных систем указанные понятия надо различать. Благодаря наличию импульсных сигналов информация в системе передается отдельными частями, квантами. Процессы, описывающие преобразование этой информации, называются дискретными, а преобразование непрерывных процессов в дискретные называется квантованием. Существует три вида квантования: по времени, по уровню и по времени и уровню одновременно. При квантовании по времени исходная непрерывная функция x(t) преобразуется в последовательность дискретных значений x(ti), где ti-это дискретные моменты времени на временной оси. Расстояние между значениями tiможет быть произвольным, однако на практике чаще всего имеет место случай периодического квантования с постоянным периодом повторения Тn, показанный на рис.1.2, а. При этом ti =iTn, где число i может принимать все целые значения от -? до +?. При квантовании по уровню вся область возможных х разбивается на отдельные дискретные уровни и дискретный процесс может принимать только те значения, которые совпадают с выбранными уровнями. На рис.1.2, б показано квантование по уровню процесса x(t) в случае постоянного шага квантования Д. Комбинированный случай квантования по времени и уровню при постоянном периоде Tn и шаге Д показан на рис.1.2, в. Информация о значениях дискретного процесса передается с помощью импульсных сигналов путем модуляции их параметров: амплитуды, длительности, фазы, частоты. Отсюда различают системы с амплитудной, широтной, фазовой и частотной модуляциями. Особую группу составляют системы с кодовой модуляцией, когда значения процесса передаются путем выбора числа импульсов и их местоположения в группе. Сразу заметим, что такой вид модуляции применяется в цифровых вычислительных машинах. В некоторых дискретных системах вид модуляции и форма используемых импульсов могут влиять на качество обработки информации, что усложняет методику исследования. Одним из достоинств кодовой модуляции является то, что форма импульсов и тип кода практически не влияют на работу системы.
Рис. 1.2 Квантование сигналов по времени (а); уровню (б); по времени и по уровню (в)
Если каждый квант информации дискретного процесса, квантованного только по времени, передается с помощью импульса при определенном виде модуляции его параметров, то дискретные системы называются импульсными. В итоге различают импульсные системы с амплитудной (АИМ), широтной (ШИМ), фазовой (ФИМ), частотной (ЧИМ) видами модуляции. Кроме того, бывают системы с комбинированными видами модуляции. Если в системах с АИМ амплитуда импульсов пропорциональна значениям квантованного процесса, то такие импульсные системы могут быть линейными. При всех других видах модуляции они относятся к классу нелинейных систем.
Если в дискретных САУ преобразуются процессы, квантованные по уровню, то они называются релейными. Системы с квантованием процессов по времени и уровню называются цифровыми. Как релейные, так и цифровые системы являются нелинейными. Если все сигналы в системе являются дискретными, то она называется чисто дискретной, если же часть сигналов остается непрерывными, то дискретно-непрерывной. Так как в чисто дискретной системе все сигналы и, следовательно, процессы имеют одинаковую дискретную структуру, то теория таких систем сравнительно проще. Дискретно-непрерывные системы являются промежуточным случаем между непрерывными и чисто дискретными, поэтому методика их исследования сложнее, так как она должна включать в себя элементы теории как непрерывных, так и чисто дискретных систем. Исходя из этого, целесообразно теорию дискретных систем начинать с изучения систем чисто дискретных, распространив затем полученные результаты на дискретно-непрерывные. Чтобы не усложнять терминологию, чисто дискретные системы в дальнейшем будем называть просто дискретными. Там, где это необходимо по ходу описания, будет применяться полный термин "чисто дискретная система". В развитие теории дискретных систем большой вклад внесли советские ученые Я. 3. Ципкин [16], Л. Т. Кузин [10] и целый ряд других.
В процессе изложения дальнейшего материала мы не будем касаться вопросов теории релейных систем, а также импульсных систем с ШИМ, ФИМ и ЧИМ. Основные сведения по этим системам можно найти в указанной выше литературе. Таким образом, мы сосредоточим наше внимание на цифровых системах и импульсных с амплитудно-импульсной модуляцией. С точки зрения видов квантования, показанных на рис. 1.2, будем рассматривать только процессы с квантованием по времени и по времени и уровню одновременно (рис. 1.2, а и б).
Похожие статьи
-
Особенности процессов в дискретных системах - Теория дискретных систем
В дискретных системах осуществляется преобразование информации, заданной в виде дискретных процессов, квантованных по времени или по времени и уровню...
-
Типовые дискретные звенья - Теория дискретных систем
Сложную передаточную функцию дискретной системы удобно представлять в виде произведения передаточных функций типовых звеньев не выше второго порядка, как...
-
Для передачи непрерывных сообщений можно воспользоваться дискретным каналом. При этом необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал,...
-
Классификация систем синхронизации Синхронизация есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более...
-
Классификация систем синхронизации Синхронизация есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более...
-
Введение - Теория дискретных систем
Дискретная система (или цифровой фильтр) - системы обработки цифрового сигнала заданного вектором x, называемого воздействием, преобразующая его в...
-
Выбрать и обосновать структурную схему устройства. Выбрать и обосновать принципиальную схему устройства. Определить основные характеристики устройства и...
-
Системы ПДС с ОС, Классификация систем с ОС - Основы построения телекоммуникационных систем и сетей
Классификация систем с ОС В системах с ОС ввод в передаваемую информацию избыточности производится с учетом состояния дискретного канала. С ухудшением...
-
Ансамбли сигналов в СПДС - Сигналы в системе преобразования дискретной связи
Сигнал в СПДС представляет собой изменяющуюся физическую величину, отображающую сообщение или его элементы. В общем виде сигнал на выходе УПС (устройства...
-
Объектом расчета является цифровая система передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией (ЦСП с ИКМ) по каналу с шумом. Структурная схема...
-
Время доставки сообщения Тд получателю складывается из времени установления цикловой tцc синхронизации, времени передачи сообщения tпр, времени...
-
В качестве основного параметра, характеризующего канал связи, используется вероятность ошибки р в зависимости от отношения h средних мощностей сигнала Wс...
-
Системы ПДС с ОС, Классификация систем с ОС - Техника передачи дискретных сообщений
Классификация систем с ОС В системах с ОС ввод в передаваемую информацию избыточности производится с учетом состояния дискретного канала. С ухудшением...
-
2.4.1 Коэффициент нестабильности задающего генератора устройства синхронизации и передатчика k=10-4. Исправляющая способность приемника µ=52%. Краевые...
-
Различают 5 типов систем оповещения: СО-1, СО-2, СО-3, СО-4, СО-5. Таблица 1 Характеристика систем оповещения о пожаре Наличие указанных характеристик у...
-
ПОВЫШЕНИЕ ВЕРНОСТИ ПРИНИМАЕМЫХ СООБЩЕНИЙ - Расчет параметров системы передачи дискретных сообщений
Существуют два метода повышения верности принимаемых сообщений. Первый метод основан на улучшении качественных показателей каналов, что достигается...
-
Общие положения Озвучивание помещений относится к одной из наиболее сложных в практическом плане задач. Качество озвучивания определяется громкостью и...
-
1. Шаг коррекции ( Дц ) - смещение фазы ТИ в долях единичного интервала ( Ф 0 ) на выходе делителя частоты (ДЧ) при добавлении или вычитании одного...
-
ЛИТЕРАТУРА - Расчет параметров системы передачи дискретных сообщений
Передача дискретных сообщений: учебник для вузов/Под ред. Б. П. Шувалова. М.: Радио и связь, 1990. Чернега B. C. и др. Расчет и проектирование...
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет параметров системы передачи дискретных сообщений
Электросвязь - это совокупность человеческой деятельности, главным образом технической, связанной с передачей сообщений на расстояние с помощью...
-
Обслуживание с ожиданием - Теория систем массового обслуживания
Постановка задачи СМО с ожиданием распространены наиболее широко. Их можно разбить на 2 большие группы - Разомкнутые и Замкнутые . Эти системы определяют...
-
Нормативные документы (НПБ 58 - 97 "Системы пожарной сигнализации адресные. Общие технические требования. Методы испытаний") устанавливают классификацию,...
-
Графики переходных функций объекта и замкнутой системы
Контрольная работа по дисциплине: "Системы автоматического управления" Цель работы. Построить графики переходных функций объекта и замкнутой системы. По...
-
Литература - Теория дискретных систем
1. Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. - М.: Наука, 1981. 2. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. - М.: Мир, 1982. - 238 с. 3....
-
Кодирование в системах ПДС, Классификация кодов - Техника передачи дискретных сообщений
Классификация кодов Эффективное кодирование - это процедуры направленные на устранение избыточности (т. е. минимизировать количество элементов,...
-
Коленчатый дизельный рулевой топливоподкачивающий Рулевое управление - совокупность механизмов автомобиля, обеспечивающих его движение по заданному...
-
Рис. 4.2.1. Временная диаграмма работы системы с РОС-ОЖ Расчет параметров систем с ОС и ожиданием 4.3.1 Построить временные диаграммы для системы с...
-
Выбор схемы озвучивания предполагает определение одного из следующих вариантов расположения звуковоспроизводящих устройств в плане помещения (Рис.1): -...
-
Преобразование в АЦП состоит из трех операций: сначала непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы ; полученные отсчеты...
-
Классификация кодов Эффективное кодирование - это процедуры направленные на устранение избыточности (т. е. минимизировать количество элементов,...
-
Судно оснащено подруливающим устройством мощностью 200 кв с реверсивным винтом фиксированного шага. Оно служит как вспомогательное устройство, когда есть...
-
Основные положения теории ЧС - Корпоративная система связи с использованием сетевой телефонии
Техносфера, которая создана человеком для защиты от внешних опасностей по мере эволюции производства, сама становится источником опасности. Необходимо...
-
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ - Расчет параметров системы передачи дискретных сообщений
В связи с тем, что при приеме сообщений необходимо обеспечить вероятность ошибки не более 10-6 , используются помехоустойчивые коды, исправляющая и...
-
Данные передача сигнал сообщение Для обеспечения заданной достоверности при передаче данных применяют обратные связи и помехоустойчивое кодирование,...
-
Места формирования и потребления информации - Логистические системы и логистическая стратегия
Прежде всего, на наш взгляд, следует отметить тот факт, что управление функциями глобального распределения, а также потоком материалов и информации...
-
АРМ - Понятие и структура. - Понятие экспертных систем (ЭС)
Современные масштабы и темпы внедрения средств автоматизации управления в народном хозяйстве с особой остротой ставит задачу проведения комплексных...
-
Классификация и общие характеристики чрезвычайных ситуаций Чрезвычайная ситуация -- внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, которая...
-
Задача улучшения отношения сигнал/шум, выделения полезной информации на фоне помех не может быть решена без применения методов оптической фильтрации. Т....
-
Эта технология в зарубежной литературе получила название "wavelength division multiplexing" (WDM). В середине 1990-х годов благодаря широкому внедрению...
-
Определение потока телеграфного обмена по системе прямых соединений - Передача дискретных сообщений
Общий среднесуточный поток телеграфного обмена по каналам системы ПС проектируемой станции определяется из выражения QКпс =, (7) Где n - число станций, с...
Классификация дискретных систем - Теория дискретных систем