Класифікація елементів за типами сигналів і характеристиками перетворення

Лабораторна робота

Операції контролю і керування чи регулювання можливі, якщо вміст інформації пов’язаної зі значеннями якоїсь фізичної величини, природної чи енергетичної, вибраної для передачі необхідних даних, що називається інформативним або представляючим параметром. Вимірювання значень інформативних параметрів, відображаючих передаючі дані, називаються сигналами. Для систем автоматичного керування в якості інформативних застосовуються частіше енергетичні параметри (параметри процесу), оскільки вони легше дозволяють здійснювати передачу на відстань, перетворення, порівняння, отримання нових сигналів і т.д., хоча в пристроях вводу і виводу інформації часто застосовуються вимірювання параметрів речовини.

Часто протиставляють аналогові сигнали – цифровим (числовим) і безперервні – перервним. При цьому не завжди відрізняють аналогові сигнали від неперервних, дискретними називають як числові, так і перервні. У ці терміни необхідно вкладати різні поняття.

Термін аналоговий зазвичай приписується сигналам, інформативний параметр яких може приймати будь-які значення в деякому неперервному діапазоні. Такі сигнали в математичному змісті є неперервними функціями незалежної змінної. На практиці інформативний (являючий) параметр аналогового сигналу може приймати лише кінцеве число значень в заданому діапазоні. Відмінність між будь-якими значеннями повинні знаходитися в межах допустимої похибки чи нижче розв’язуючої спроможності наступних елементів або систем, так що без збільшення похибки чи порушення роботи системи цей параметр можна розглядати як змінюючийся практично безперервно.

Під неперервним у часі сигналомрозуміється сигнал, у якого значення інформативного параметра в будь-який момент часу відповідає значенню від ображаючої величини в деякий попередній момент часу. Інформативний параметр може бути обмежений кінцевою або безкінечною розрахунковою множиною значень (чисел). Таким чином, цей параметр може бути і квантований, причому на відміну від аналогового сигналу зокрема так, що цей фактор вже не може не враховуватися наступними елементами.

Перервними у часі називаються сигнали,в яких інформативні параметри (наприклад, амплітуда, частота, фаза) протягом кінцевих проміжків часу не відповідають якимось значенням від ображаючої величини. Зокрема, такі сигнали можуть бути результатом квантування. Інформативні параметри таких сигналів моделюються в математичній формі як послідовності чисел, утворюючих числові множини.

Цифровий (числовий) сигнал являє собоюутворену за певним правилом сукупність елементарних сигналів (зокрема, послідовність імпульсів), генеруючу деяким цифровим пристроєм або перетворювачем аналог-цифра, який квантує неперервний сигнал. Тому терміном «цифровий» (числовий) користуються під час розгляду конкретної фізичної реалізації (у вигляді пристроїв або програм) систем переробки сигналів, тоді як термін «дискретний» більш доречний під час обговорення математичної моделі елементарних сигналів.

У сфері переробки цифрових сигналів цей термін зазвичай замінюється скороченим терміном – «сигнал» чи терміном «імпульс», хоча останній має більш приватний зміст.

Відповідно цифрова система – це така система, в якій інформація подається (кодується) у вигляді послідовності чисел, приймаючих тільки кінцеву множину значень.

У якості інформативних (являючи) параметрів неперервних сигналів вибирають:

1. під час застосування електричної енергії – значення напруги чи струму при постійному струмі, при змінному струмі – значення напруги, струму, частоти чи фази;

2. під час застосування енергії стисненого газу чи рідини під тиском – значення тиску в газі чи рідини.

У якості інформативних параметрів перервних сигналів під час застосування електричного струму вибирають: амплітуди напруги чи струму, тривалість імпульсу, тривалість паузи, фазу імпульсу, частоту імпульсів, кількість імпульсів, поєднання імпульсів з різними ознаками (код), а при змінному струмі крім вказаного також частоту і фазу.

У процесі отримання, передачі, перетворення, порівняння і використання інформації доводиться здійснювати перетворення контролюючої величини в контрольний сигнал відповідного виду (нормування); перетворення сигналу одного виду енергії в сигнал іншого виду енергії; аналогового сигналу – в числовий і навпаки; безперервного сигналу – в перервний і навпаки; перетворення сигналу за рівнем потужності чи за межами зміни представляю чого параметра; встановлення виду функціонального зв’язку між вхідним і вихідним сигналами; збереження сигналів; створення програмних сигналів; порівняння контрольних і програмних сигналів і формування командного (керуючого) сигналу; виконання логічних операцій; розподіл сигналів за різними напрямами (зв’язках, з’єднаннях, шляхах передачі); застосування сигналів для впливу на керуючий процес.

Виконання цих операцій здійснюється функціональними елементами автоматичної системи.

Лабораторна робота