Солодовников (950639), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Во избежание нежелательных явлений из-за квантования п(х уровню необходимо соблюдать следующие условия: !) разрядности слов в АЦП и ЦАП, а также диапазон чя в ЦП должны быть достаточно велики и соответствовать дру, другу; 2) максимального наполнения разрядной сетки н превиль)', ного использования допустимого диапазона чисел надо даби',„' ваться масштабированием переменных; 3) разрядность ЦП должна значительно превышать раз:„ рядность слов АЦП и ЦАП; 4) в случае, если при работе цифрового контроллера обна:::, ружен предельный цикл, надо, несколько изменив параметры,; ослабить действие регулятора; 5) в цепях прямой связи (в системах с цифровыми фильтра":;;, ми и алгоритмами управления) не должны возникать зоны ие"-,;:!,.
чувствительности относительно установившихся состоянии. Нелинейные эффекты в ЬАП-системе связаны с пронесена~;;, (рис. 14.7)! квантонання н округления в АЦП; преобразован" "', в ЦАП; округления при умножении в центральном процессора'"" и др. Разрядность АЦП выбирают следующим образом: 1) что его погрешность квантования была меньше статических и дии '!й мических ошибок датчиков (обычно достаточно !О дво!и'нЫ '! х:и разрядов для достижения относительной погрешности в 0,1 Ь)':::.,; 412 "а)бы изменение УпРавлЯющей пеРеменной на один шаг ания вызывало (после прохождения через непрерывную -'!системы) изменение кода в АЦП на единицу младшего 'да, ! ! !Г ! ай)пр 1! 1! аа1 „ а!пп ар Р 1 «! + .: з о (п)пп я тр т рампа 1! ",*.
Харрма аа !! рраата а ! ! Гаража а ! 1':„'азр пкз ! раартат тр 1(,п цзп ! еа трарпаат раатта Рме. 14Л. Нелинейные эффекты в МЛ-системе (й) Р(г) скт зрн аазаат ':,(а4.8. Функциональная схема системы уаравлеккк радиолокационной антенной В 'рцс. 14.8 дана функциональная схема мккракрацесеаркай скстемы ;, нкя углавым положением радиолокационной ектекны (СУРА). Для к углового рассогласования 0(1) между направлением ке объект и .тельным цалаженкем аек антенны к системе кепадьзавен сккускааиый трзнефарматар (СКТ).
Микроконтроллер (МК) является уни...' ым цкфравым регулятором; в СУ!'А ак выполняет фуккцкн вычкс",кчй падееетемы, реалкзующей алгоритм уцрзвленкя антеыкай. Нек'!Вванамичкым и надежным кнлнетея еааеаб непасредетвенкага управ„:„;метачкккам акткнкн через усилктель-регулктар мешкаете (УРМ) атркм функциакедьнупа схему мккракактралдерз 8088, иекадьзуема- ::;;::.Луазкцкаккай системе етзбклнзацки радиолокационной зитенкы ;:(4;9). МК, рзбатзющий к реальном времеви, состоит кз центрзлькага ра, блоков ареабразавателей АЦП, портов вкадае к выходов, регкетрав, счетчиков, блоков замети (ОЗУ, ПЗУ, СППЗУ) к др. ...анедькые бдакк МК связаны общей шиной -- ккфармациакным кккк- ,,.-"!Рездедекием времене.
Влек логики связывает счетчик МК с управ- .;-'праграммай, состоит кз двух эземектае: аналогового ключа, селекткрующега . „,)Эзечетз к напряжение обратной связк ат СКТ; биполярного преабре- .„,Я екздаг — цифра (км являетек 8-разрлдкый преобразователь, ,, я:знак). 418 Л(ш) и зйи ". 7(7 1 7Ю дай72 а ь: ы Рп,пп = 5/128=40 мВ)бит и; = аз+Ли з, + Вез ю 414 Рис. 14.9.
Позиционный цифровой сервомеханизм антенны Напряжение уставки ит,,=5 В, следовательно, разрешающая способа Оиа определена с учетом значения уровня шума квантования ЛЦП. ! цифровой управляющий элемент, имеющий передаточную фуиьг!~Ы йгп(з), реализует простую управляющую программу МК: (140,: где Л и  — коэффициенты программы. В качестве усилителя-регулятора мощности в СУРА использован 1 Д литель с ШИМ, обладающим высоким КПД, надежностью и простотой:,:,", управлении. После того как итерация управляющей програлгмы аакончсна, МК г™ ту батывает абсолютное значение команды. Таймер н счетчик формиру ф., управляющий импульс для ШИМ (знак н длительность этого импу определяютсв мгновенным значением рассогласования 0 и прог1 !Гп(а)).
Импульсы с выхода ШИМ непосредственно воздействуют иа кото ый отрабатывает угловое рассогласованяе 0(1). . иф'::::- а рис. !4.10,а приведены частотные характеристики системы (1 ;ш,;:; ровым регулятором, 2 — с аналоговой компенсационной схемой). В прз'Дй'*.", проектирования СУРА была рассмотрена 8- и 16-разрядная арифметика Рнс. 14.10.
Характеристики дискретного регулятора и аналоговой компенсационной схемы: а — псппсы прпптспапня; б — переходные процессы „не того что динамика системы несколько лучше при большем числе был выбран вариант с вспозьзованвем 16-разрядного слова. На ,.~:арпб сравниваются переходные процессы в СУРА для 8- и 16-раз;"ерифметнки (крнвые 1 и 2 соответственно) с реакцией састемы при коррекции (кривая 3) ииа слова в АЦП, ЦАП, арифметическом устройстве и МП-системе регулирования а слова и интервал дискретизации т, по времени взаи,зймы, и выбор максимального интервала дискретизации ,....'.альной длины слава является итеративным процессом. ...-Улова практически определяется выбором 8- или 16-раз:микропроцессора. Однако при проектировании необхо:;,; внить требуемую длину слова для различных устройств мы управления.
Обычно необходимо стремиться к ми- 415 ст ) шах (~! + 1082 — "~ ~ б + 0.8~). (,4 18)з нимальпой стоимости системы. Очевидно, что стоимость средственно связана с длиной слова, а также с интерва йбт дискретизации. Длина слова АЦП. Числовое значение кода плюс знакой!:,':! бнт, т, е. с+1, составляют длину слова АЦП, которую апре,, ют динамическим диапазоном а )алогового сигнала н щ, ",',.
пу! т» квантования. Динамический диапазон — это отношение мальнаго значения еш,„аналогового сигнала е(!) на вхо> .„-'-~ его минимальному значению значению е,з>а. Полагая е,„„ шаг квантования »/--Епп»1/ею»», (14, ' где, согласно формуле (14.1), >7 — наименьший значащий (г/=2 ').
Решая уравнение (14.6) относительна с, получим С= 108»стах/Ем>а. (14,$ Влияние шума квантования на динамику системы: при усечснии -2с »7» 2 агут Г 3 (14: при округлении 2»7» -2(г>,+!) олонр = — — = — 2 12 (14. где д — наименьший значающий бит, причем ст=ся+1. Предположим, что случайный гауссов сигнал со сродни значением 0,5 и максимальной амплитудой 1 является анапа,'. вым. Тогда дисперсия этого сигнала 9' (14.! Отношение сигнала к шуму, согласно выражениям (14.8)::,. (14.10), тгт (14. ! Переходя в выражении (14.11) к децибелам.
получим 2гт .г' =10)8(ет!оттсф =!0 1д — = 20ст !и 2 — 10 )и 3. Решая последнее выражение относительно ст. получим (14.1д)! Длина слова определяется наибольшим значением ст, )тс)л6;:. чбнным согласно уравнениям (14.7) и (14.12), ''"" ер. Входной сигнал имеет насыщение при пороговом отношении 250 '."ответствует разрешающей способности 0,04у»). Требуемое отношение "';к ш му 40 дВ. Тогда, используя соотношение (14.13), получим у 8), [7,47)), т. е с» )9 бит ""' и»а слова ЦАП. Передаточная функция экстраполятора порядка дает выражение для модуля: )мп 7/У, ! цдп (У)1 = у/7 "-'„;:. 1/тг (здесь т — такт квантования сигнала), /= 2- ' асздывание по фазе, град: 1 н(/) =180 ///, 4))изких частот / усиление близко к единице, но запаздыи фазе может быть значительным.
Длина слава для ;::йаиределяется динамическим диапазоном аналогового и- с- "'" ' ьиого устройства системы. 'Иа слова арифметического устройства (разомкнутая си- "'. Шум квантования АЦП усиливается в арифметическом "тве процессора. Отношение шума квантования о„' на ::к шуму о' на выходе: "-=а=- — '.
~ О(з)О(з-!)з->(, Рй ! ). — 2-передаточная функция алгоритма управления "виример, выражение (14.5) ). ая, что гауссов сигнал имеет максимальную амплиту- ,'учим отношение сигнала к шуму: (14. 15) 4: ("2-2 т), у»равнение (14.15) относительно ст, получим , "— +0,8+-!д/г . (14. 16) б ' б р. Пусть 2 — передаточная функция Р(з)=1/(1 — 092-') для тре »2=40 ди.
То~да по формулам (14.!4) и (14дб) получим :с:;:,";с ! !1-".,17 — '(0,9)» — =. 5,25; 5,7+0,8+1,2 = 8,7, »ев9. М. что длина слова от=-=с+1 н и „„ '10я» —, пп»>п максимальное значение выхода; и„» — разрешающая способность 4!7 ';>.-.- ! 27 — 3591 Выбор длины слова для контура регулирования. Исследоз '",:,' Зб!у ния показывают, что главныс численные трудности при ярое,',.4 тировании замкнутого контура цифрового регулятора связан,:.;; зоной нечувствительности АЦП и регулятора. Так как Лц! к, наиболее сложный элемент СЛР, то рекомендуется разре!и щую способность АЦП приравнивать максимальному допус мому значению амплитуды предельного цикла замкнутого к,::,;:1 тура. Лучше выбрать длину слова следующим образом: (С+1) ярнбгн=4+ (С+1) дцп (с+1) цап = (с-1-! ) Лцп — 2, причем (с+1) хцп определяется допустимым предельным ца~!, лом.
В центральном процессоре возникают новые ошибки ква!)) тования, обусловленные конечной разрядностью с чисел, и =' помощи которых представлены следующие величины; дя(й) — задающая переменная; и (й — 1) — управляющие псрсмснныс; а;я, бм (! 1, 2) — параметры; Ь ир(й — 1), ьяяея(л — 1), ! 1, 2,... — произведения.
Если для записи чисел используют слова малой разрядности" формате с фиксированной запятой, то при вычислении про ведений могут возникать значительные ошибки квантования'. соответствующие нелинейные искажения. Что касается ква! вания задающей переменной и параметров регулятора снстс то оно вызывает лишь опрсделенныс отклонения от номинаЛ; ных значений указанных величин и, следовательно, не созда" ,дополнительных пелинейностей в контуре управления (,г рис.
14.7). Теоретический анализ системы даже с одной нслинейнос сопряжен со значительными трудностями. Более сложну!о за дачу представляет исследование всех эффектов, связанных;. квантованием по уровню (см. рис. 14,7). Поэтому обычно пр„ полагают, что ошибки квантования случайны и распределена!'„- соответствии с равномерным законом, Наиболее достовер! РезУльтаты даст математическое моделиРование МП-систсяк Все источники квантования можно объединить в три ос ные группы: !) квантование переменных (округлснис рога русмой или управляющей переменной в АЦП, ЦАП, Ц 2) квантование переменных регулятора (округление парамет,.
регулятора); 3) квантование промежуточных результатов ф; реализации алгоритма управления, в частности округление П,( изведений, входящих в уравнение (14.4). л Л).'." При исследовании, эффектов квантования возможны сл ла,:,. ющие случаи. 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
