1.3. ОСОБЕННОСТИ СИГНАЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ С МИКРОЭВМ

Пусть требуется построить САР с высокими динамическими и точностными характеристиками. Для удобства реализации таких систем в их состав часто встраивается микроЭВМ. Для сопряжения микроЭВМ и непрерывной части САР в системе должны присутствовать преобразователи, осуществляющие преобразование из непрерывной величины в дискретную (Н-Д) и из дискретной в соответствующую непрерывную (Д-Н) (рис. 1.16).

Рис. 1.16

В системе с цифровой вычислительной машиной (ЦВМ) имеют место дискретные сигналы другого (в сравнении с импульсными) типа—цифровые сигналы (рис. 1.16) . Поэтому такая система называется цифровой. Сигнал, например, так же как и импульсный сигнал несет информацию о функции в дискретные моменты времени, кратные , но представлена эта информация здесь для каждого из моментов совокупностью импульсов, выражающей двоичное число, равное величине сигнала . Таким образом, информация в цифровом сигнале (в отличие от импульсного) заключена в физическом носителе с помощью кода, принципиально отличающегося от того, с помощью которого она должна была бы быть заключена во входном сигнале последующего непрерывного элемента. Поэтому физическая суть такого сигнала для последнего не существенна, в связи с чем от реального сигнала переходят к его математической абстракции, удобно передающей только информационное содержание этого сигнала, к решетчатой функции — функции, представляющей собой последовательность дискретных значений сигнала в моменты времени, кратные (рис. 1.17):

Рис. 1.17 и 1.11 совпадают, но совпадение только внешнее, так как сигнал есть последовательность дельта-функций, площади которых равны значениям сигнала в моменты времени

Такие импульсы могут непосредственно воздействовать на последующий непрерывный элемент, вызывая при соблюдении условий (1.1) реакцию, зависящую от заключенной в них информации, в виде взвешенной совокупности ИПФ последующего элемента. Поэтому преобразователь Д-Н здесь иногда может и отсутствовать (импульсная система типа 1). Правда, если последующий элемент должен реагировать на информацию, которая заключена в сигнале до импульсного элемента, то на выходе последнего обязательно нужно поставить преобразователь Д — Н, преобразующий сигнал (импульсная система типа 2). Сигнал же в виде решетчатой функции обладает нулевой площадью (а, следовательно, и нулевой энергией) и непосредственно воздействовать на последующий непрерывный элемент не может, в связи с чем после цифровой части всегда должен присутствовать преобразователь либо преобразующий сигнал (цифровая система типа 1), либо преобразующий сигнал (цифровая система типа 2).

Рис. 1.17

Таким образом, при всем физическом различии сигналов в случае совпадения их ординат цифровая часть цифровой системы типа 1 (типа 2) с помощью решетчатых функций обеспечивает передачу к своей последующей непрерывной части той же информации, что и импульсная часть импульсной системы типа 1 (типа 2) с помощью импульсных функций к своей. Отсюда следует информационная эквивалентность обеих рассмотренных систем (цифровой системы типа ) и импульсной системы типа 1(2)). В связи с чем появляется возможность математически описать работу первой, как работу второй, если физическое содержание процессов внутри цифровой части на данном этапе интереса не представляет. Правда, микроЭВМ помимо квантования по времени (в ней шаг квантования времени определяется периодом смены информации, зависящей, в частности, от быстродействия машины) осуществляет еще и квантование по уровню (шаг квантования по уровню определяется разрядной сеткой, задаваемой числом разрядов вычислителя). Таким образом, нужно было бы представлять как кодово-импульсное устройство. Но ввиду того, что при большом числе разрядов ЭВМ эффект от квантования по уровню обычно мал, им в первом приближении принебрежем и представим микроЭВМ как чисто импульсное устройство. Если при этом рассматривать только линейные алгоритмы обработки информации в микроЭВМ, то система с микроЭВМ (см. рис. 1.16) представляется импульсной линейной моделью (рис. 1.18), в составе которой можно выделить три типа характерных устройств: непрерывные (устройство с передаточной функцией ), непрерывно-дискретные (преобразователи Н-Д и Д-Н) и чисто импульсные (ЦВМ) устройства.

Считаем, что аппарат и методы исследования непрерывных устройств хорошо известен, например, П, 12]. Рассмотрим аппарат и методы исследования остальных типов устройств дискретной САР.