Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . ( Сентябрь 2020 г. ) |
Цифровое управление - это раздел теории управления , в котором цифровые компьютеры используются в качестве системных контроллеров. В зависимости от требований, цифровая система управления может принимать форму микроконтроллера к ASIC для стандартного настольного компьютера. Поскольку цифровой компьютер представляет собой дискретную систему, преобразование Лапласа заменяется Z-преобразованием . Поскольку цифровой компьютер имеет конечную точность ( см. Квантование ), требуется дополнительная осторожность, чтобы гарантировать погрешность в коэффициентах, аналого-цифровое преобразование , цифро-аналоговое преобразование.и т. д. не вызывают нежелательных или незапланированных эффектов.
С момента создания первого цифрового компьютера в начале 1940-х годов цена на цифровые компьютеры значительно упала, что сделало их ключевыми элементами систем управления, поскольку их легко конфигурировать и перенастраивать с помощью программного обеспечения, они могут масштабироваться до пределов памяти или место для хранения без дополнительных затрат, параметры программы могут изменяться со временем ( см. Адаптивное управление ), а цифровые компьютеры гораздо менее подвержены влиянию условий окружающей среды, чем конденсаторы , катушки индуктивности и т. д.
Цифровой контроллер обычно каскадно соединен с установкой в системе обратной связи. Остальная часть системы может быть цифровой или аналоговой.
Обычно цифровой контроллер требует:
Программы могут иметь множество форм и выполнять множество функций.
Хотя контроллер может быть стабильным при реализации в виде аналогового контроллера, он может быть нестабильным при реализации в виде цифрового контроллера из-за большого интервала выборки. Во время выборки алиасинг изменяет параметры отсечки. Таким образом, частота дискретизации характеризует переходную характеристику и стабильность компенсированной системы и должна обновлять значения на входе контроллера достаточно часто, чтобы не вызывать нестабильность.
При подстановке частоты в оператор z обычные критерии устойчивости по-прежнему применяются к дискретным системам управления. Критерии Найквиста применяются к передаточным функциям в z-области, а также являются общими для комплекснозначных функций. Аналогичным образом применяются критерии устойчивости Боде.Критерий Жюри определяет устойчивость дискретной системы относительно ее характеристического полинома.
Цифровой контроллер также может быть спроектирован в s-области (непрерывный). Преобразование Тастина может преобразовать непрерывный компенсатор в соответствующий цифровой компенсатор. Цифровой компенсатор будет достигать выходного сигнала, который приближается к выходному сигналу соответствующего аналогового контроллера при уменьшении интервала выборки.
Тастин - это аппроксимация Паде (1,1) экспоненциальной функции :
И его обратное
Теория цифрового управления - это метод разработки стратегий в дискретном времени (и / или) квантованной амплитуде (и / или) в (двоичной) кодированной форме, которая будет реализована в компьютерных системах (микроконтроллеры, микропроцессоры), которые будут управлять аналоговым (непрерывным в временная и амплитудная) динамика аналоговых систем. Исходя из этого, были выявлены и устранены многие ошибки классического цифрового управления и предложены новые методы: