6. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА СИГНАЛОВ
Некоторые системы регулирования содержат элементы, служащие для преобразования структуры или характера сигналов путем их модуляции или квантования.
Обычно применяют один из следующих двух способов модуляции: гармонический или импульсный. При гармонической модуляции непрерывный входной сигнал модулирует, т. е. изменяет в соответствии со своим текущим значением, один из параметров гармонически изменяющегося сигнала (несущей частоты). Гармонически изменяющийся сигнал определяется тремя параметрами: амплитудой, частотой и фазой.
Рис. 11.13. Типы модуляции: а — амплитудная (AM); б — частотная (ЧМ); в — фазовая (ФМ)
Поэтому различают: амплитудную (AM), частотную ЧМ) и фазовую (ФМ) модуляцию. Типы гармонической модуляции показаны на рис. II. 13.
Элементы, осуществляющие гармоническую модуляцию непрерывного сигнала, называются модуляторами, а выполняющие обратное преобразование гармонически модулированного сигнала в непрерывный — демодуляторами.
При импульсной модуляции непрерывный входной сигнал модулирует один из параметров периодической последовательности импульсов. Последовательность импульсов характеризуется: высотой (амплитудой) импульсов, длительностью импульсов, их положением во времени (фазой) и частотой повторения. В соответствии с этим различают: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), фазовую импульсную модуляцию (ФИМ) и частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ).
Различные типы импульсной модуляции приведены на рис. 11.14. Элементы, осуществляющие импульсную модуляцию непрерывного сигнала, называют импульсными модуляторами, или импульсными элементами. Элементы, осуществляющие обратное преобразование сигнала, называются импульсными экстраполяторами.
Импульсную модуляцию непрерывного сигнала можно рассматривать как его квантование во времени в том смысле, что при модуляции передаются лишь отдельные, дискретные значения непрерывного входного сигнала (рис. 11.15).
Рис. 11.14. Типы импульсной модуляции: а — амплитудно-импульсная (АИМ); б — широтно-импульсная (ШИМ); в — частотно-импульсная (ЧИМ)
Квантование непрерывного сигнала возможно не только по времени, но и по уровню (рис. 11.16). При квантовании по уровню непрерывный входной сигнал превращается в ступенчатый сигнал, причем амплитуда каждой ступеньки, в частности, может быть равна лишь целому кратному от некоторого элементарного ступенчатого сигнала, называемого шагом квантования по уровню. Элементы, осуществляющие квантование сигнала по уровню, называют релейными элементами.
В зависимости от характера сигналов, передаваемых от одного элемента системы к другому, системы автоматического регулирования подразделяются на следующие пять основных классов:
непрерывные, в которых сигналы на входе и на выходе всех элементов системы представляют собою непрерывные функции времени;
системы с гармонической модуляцией сигнала, содержащие модуляторы;
импульсные, или системы с импульсной модуляцией сигнала, содержащие импульсные элементы и осуществляющие квантование сигнала по времени;
релейные, содержащие релейные элементы и осуществляющие квантование сигнала по уровню;
релейно-импульсные, или кодово-импульсные, в которых происходит квантование сигнала как по времени, так и по уровню.
Рис. 11.15. Амплитудная импульсная модуляция, как квантование непрерывного сигнала во времени
Рис. 11.16. Квантование непрерывного сигнала по уровню
К кодово-импульсным системам относятся системы, содержащие цифровые вычислительные машины или их элементы. Такого рода кодово-импульсные системы называются цифровыми.
