Điều khiển số - Chương 1 & 2 doc

CHNG 1: NHNG KHÁI NIM C BN CA IU KHIN S 1.1 nh ngha h thng điu khin s •H thng điu khin liên tc: tt c các tín hiu truyn trong h thng đu là các tín hiu liên tc. •H thng điu khin s: có ít nht mt tín hiu truyn trong h thng là tín hiu xung, s. Ví d h thng điu khin liên tc – điu khin tc đ M đl R ω (-) ω* ω u đk α PI liên tc S đ khi h thng điu khin liên tc TBK TK (-) x(t) e(t) u(t) y(t) S đ khi h thng điu khin s TBK s TK (-) x * e * u * y(t) D/A A/D y * máy tính TBK s: phn mm Máy tính: h thng vi x lý, vi điu khin, PC, … H thng điu khin s M đl u đk α D/A A/D TBK s TK (-) x * e * u * y(t) D/A A/D y * (t) máy tính H thng điu khin liên tc M đl R ω (-) ω* ω u đk α PI liên tc TBK TK (-) x(t) e(t) u(t) y(t) •H thng điu khin liên tc: phn cng. S đ nguyên lý ca h thng và s đ khi tng t nh nhau. •H thng điu khin s: phn mm. S khác nhau gia nguyên lý ca h thng và s đ khi. Nhc đn h thng điu khin s là nói đn c phn cng và phn mm. Chc nng ca máy tính: tính toán, xác đnh các tín hiu å x lý tín hiu s TBK s TK (-) x * e * u * y(t) D/A A/D y * (t) máy tính 1.2 Ly mu (lng t hóa) tín hiu 3 nguyên tc lng t hóa 1. Lng t hóa theo thi gian: Ly mu tín hiu vào nhng thi đim đnh trc, cách đu nhau mt chu k ly mu T. Giá tr thu đc là nhng giá tr ca tín hiu ti thi đim ly mu. 0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T 7T f(t) t Ví d: đo mc nc sông. o mùa khô. o mùa nc dâng 2. Lng t hóa theo mc: Lng t hóa tín hiu khi tín hiu đt nhng giá tr đnh trc. f(t) t Ví d: đo mc nc sông theo mc báo đng 3. Lng t hóa hn hp: Ly mu tín hiu vào nhng thi đim đnh trc, cách đu nhau mt chu k ly mu T. Giá tr thu đc bng mc đnh trc, có sai s bé nht so vi giá tr thc ca tín hiu ti thi đim ly mu. 0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T 7T f(t) t Ví d đc s đo [...]... ??? 4 (2n 1) sin (2n 1) 2 t 1 2( 2 N max 1) fL*(t) 2. 5 2. 5 2 2 1. 5 1. 5 1 1 0.5 0.5 0 0 -0 .5 0 0 .2 0.4 0.6 0.8 1 1 .2 Nmax = 40 1. 4 1. 6 1. 8 2 -0 .5 0 0 .2 0.4 0.6 0.8 1 1 .2 1. 4 Nmax = 50 1. 6 1. 8 2 Ví d : ng c i n m t chi u Modun Pha T K cp 1 X(p) A( ) G( j ) ( ) arctg( c Y(p) K c j Y*(p) K 1 2 c (1 / 2 c ) ) L( ) =20 lgA( ) [dB] 20 lgK -2 0dB/dec fc = 1/ 2 c lg [dec] f max Tmax 2 fc f max 1 20 f c 10 10 f c 1 4... tr 1 2 f max i c a sóng i u hòa hình sin tín hi u u vào Ví d : f(t) = cos2 (10 0 t) Tmax = ? 1 cos (2 .10 0 t ) cos 10 0 t 1 1 0.005[ s ] f max 10 0[ Hz ] Tmax 20 0 2 T=0. 01 1 0.8 0.6 0.4 0 .2 0 0 0.005 0. 01 0. 015 0 0 2 Cho tín hi u f(t) 1 Tmax = ? 0 0.5 f (t ) Tmax 1 2 1. 0 4 n 1 lim n (2n 1) 1 2( 2n 1) 1. 5 2. 0 sin (2n 1) 2 t 0 !!!!! t î L c tín hi u f(t) n B l c thông th p fL(t) A/D Nmax f (t ) 1 2 N max n 1. .. m u T 1. 3 Nguyên lý c u trúc các b bi n 1 B bi n i D/A Ch c n ng: bi n 4 bit 0 1 0 1 i tín hi u s thành tín hi u liên t c f* D/A f i tín hi u Nguyên lý c u trúc R 2R + 2n R 4R u2 u1 ur un -uref a1 a2 an ui = -aiuref n ur R i 1 n ui 2i R uref 2n ai uref 2i i 1 n ai 2 i 1 n i uref 2n a1 2n 1 a2 2n 2 an 1 21 an 20 •S l ng bit n • Giá tr c c • phân gi i • i i n áp tuy n tính •T n s làm vi c uref 2n u ra... (kT ) (t kT ) k 0 f (kT )e kTp k 0 f (k ) F ( z) F * ( p) p 1 ln z T f (kT ) z k k 0 : f (t ) f (t ) f (k ) F ( z) : F ( p) F ( p) f (t ) f (k ) F ( z) Ví d : Xác nh phép bi n 1( k ) 1( kT ) z i Z c a hàm 1( t) k z k 0 k 1 k 0 t z0 z 1 1 1 z 1 1 z z 2 1 z2 z 1 z 1 2. 3 Tính ch t c a phép bi n iZ 1 Tuy n tính a f1 (k ) b f 2 (k ) aF1 ( z ) bF2 ( z ) 2 D ch trái f ( k m) z m F ( z) 3 D ch ph i m f ( k m) z... uref 2n 1 2n 2 B bi n i A/D Ch c n ng: bi n i tín hi u liên t c thành tín hi u s f A/D f* Nguyên lý c u trúc CLK B m a1 an D/A • Tính ph c t p - •T c + f • Giá thành 1. 4 V n chuy n i tín hi u 1 A/D f(t) f f* A/D T f f* f f f* 0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T 7T t Nh c l i hàm b c thang 0 0 1 1(t ) t t n v và xung Dirac 1 0 t (t ) (t ) 0 d1(t ) dt t 0 t 0 (t) (t) t t S (t) 1 =1 SK (t) K =K f(t) f2 f1 0T 1T 2T 3T... Tmax 1 c fc 2 c 2 Tmax 0 c 2 c !!!!!!!! Tóm t t • B bi n i A/D làm ch c n ng c a m t khâu l y m u î thay b bi n i A/D b ng m t khâu l y m u • nh lý Nyquist 2 D/A f* D/A f T f* Khâu l u gi b c 0 (H0) f* f 0T 1T 2T 3T 4T 5T Khâu l u gi b c không là m t khâu liên t c hay s ??? 6T 7T t x(t) x(t) = (t) y(t) H0(p) 1 y(t) = 1( t) 1 = T X ( p) Y ( p) { y (t )} H 0 ( p) - 1( t-T) - 1 t t { (t )} 1 1 {1( t ) 1( t... lim f (kT ) lim( z 1) F ( z ) k z 1 1 2. 4 Tính ch t c a F*(p) 1 D ng bi u di n khác c a F*(p) * F ( p) 1 Tn F( p jn s ) f (0) 2 2 Tu n hoàn: F*(p) tu n hoàn theo p v i chu k j F*( p jm s ) f (kT )e kT ( p jm s Trong ó s =2 T s) k 0 e jkTm F*( p s e j 2 km jm s ) 1 f (kT )e kTp F * ( p) k 0 3 i m c c: N u F(p) có i m c c t i p = p1 thì F*(p) s có các i m c c t i p p1 jm s ; m 0, 1, 2, ... p) 1 e p Tp e 1 Tp p t nh lý Shannon: B bi n i D/A ch có th tái t o l i các tín hi u liên t c có t n s bé h n 1/ 2T, trong ó T là chu k l y m u c a b bi n i Tóm t t • B bi n i D/A c thay b ng khâu l y m u n i ti p v i khâu l u gi b c không, có hàm truy n t: 1 e H 0 ( p) p • nh lý Shannon Tp CH NG 2: PHÉP Bi N IZ 2 .1 Tín hi u xung f(t) 0T f (t ) 1T 2T 3T 4T f (k ) 5T 6T 7T f (kT ) (t kT ) k 0 t 2. 2 nh . trúc 2R 4R a 1 a 2 2 n R a n R -u ref u r - + u 1 u 2 u n u i = -a i u ref ∑ ∑∑ = − == = =−= n i in i n ref n i i refi n i i i r a u ua R u Ru 1 11 2 2 22 () 12 10 12 1 22 22 2 ref nn nn n u aa aa −− − =++⋅⋅⋅++ •S. vào. max 2 1 f T ≤ Ví d: f(t) = cos 2 (10 0πt) T max = ? 0 0.005 0. 01 0. 015 0. 02 0 0 .2 0.4 0.6 0.8 1 ][005.0 20 0 1 ] [10 0 1 )10 0.2cos (1 100cos maxmax 2 sTHzf t t ==⇒= + = π π T=0. 01 . thành 1. 4 Vn đ chuyn đi tín hiu 1. A/D A/D ff * 0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T 7T T ff * f(t) t f ff* Nhc li hàm bc thang đn v và xung Dirac t 1 00 1( ) 10 t t t ⋅⋅⋅ < ⎧ = ⎨ ⋅⋅⋅ ≥ ⎩ 1( ) () dt t dt δ = S Kδ(t) =