Chương 1 : Thiết kế hệ thống điều khiển số sử dụng vi điều khiển và máy tính

Các hệ thống dữ liệu lấy mẫu hay còn gọi l các hệ thống điều khiển số l m việc với các tín hiệu rời rạc theo thời gian. Các hệ thống điều khiển n y khác với các hệ thống điều khiển t-ơng tự trong đó các tín hiệu l liên tục theo thời gian. Một máy tính số có thể đ-ợc sử dụng nh- một bộ điều khiển số.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 1 : Thiết kế hệ thống điều khiển số sử dụng vi điều khiển và máy tính Ch−¬ng 1 C¸c hÖ thèng d÷ liÖu lÊy mÉu vµ phÐp biÕn ®æi z C¸c hÖ thèng d÷ liÖu lÊy mÉu hay cßn gäi l c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè l m viÖc víi c¸c tÝn hiÖu rêi r¹c theo thêi gian. C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn n y kh¸c víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn t−¬ng tù trong ®ã c¸c tÝn hiÖu l liªn tôc theo thêi gian. Mét m¸y tÝnh sè cã thÓ ®−îc sö dông nh− mét bé ®iÒu khiÓn sè. Kh¸i niÖm m¸y tÝnh sè ®−îc bao h m c¸c thiÕt bÞ tÝnh to¸n ®−îc x©y dùng tõ c¸c vi ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp hay m¸y tÝnh c¸c nh©n (PC). Mét bé chuyÓn ®æi tõ sè sang t−¬ng tù (A/D converter) th−êng ®−îc dïng ®Ó kÕt nèi ®Çu ra cña m¸y tÝnh phôc vô cho qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ chÊp h nh v× tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ chÊp h nh n y l tÝn hiÖu t−¬ng tù. Mét bé chuyÓn ®æi t−¬ng tù sang sè (A/D converter) ®−îc sö dông ®Ó ®äc c¸c tÝn hiÖu v o m¸y tÝnh sè. C¸c thêi ®iÓm tÝn hiÖu ®−îc ®äc v o ®−îc gäi l c¸c thêi ®iÓm lÊy mÉu. S¬ ®å khèi mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè cã ph¶n håi ®−îc tr×nh b y trªn h×nh 1.1. M¸y tÝnh sè l trung t©m cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn chøa ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Bé biÕn ®æi A/D chuyÓn tÝn hiÖu sai lÖch t−¬ng tù th nh tÝn hiÖu sè thuËn tiÖn cho viÖc xö lý b»ng m¸y tÝnh sè. T¹i ®Çu ra cña m¸y tÝnh sè, bé biÕn ®æi D/A chuyÓn tÝn hiÖu sè th nh tÝn hiÖu t−¬ng t−¬ng tù ®Ó ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ chÊp h nh. §Çu v o §Çu ra ThiÕt bÞ A/D M¸y tÝnh sè D/A chÊp h nh C¶m biÕn H×nh 1.1. S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè 1.1. Quy tr×nh lÊy mÉu v gi÷ mÉu Tr−íc tiªn ta ®Þnh nghÜa bé lÊy mÉu. Mét bé lÊy mÉu vÒ c¬ b¶n cã thÓ xem nh− l mét c«ng t¾c ®−îc ®ãng sau mçi chu kú l T gi©y nh− tr×nh b y trªn h×nh 1.2. Khi tÝn hiÖu liªn tôc ký hiÖu l r ( t ) ®−îc lÊy mÉu t¹i c¸c kho¶ng thêi gian T , tÝn hiÖu rêi r¹c ®Çu ra ®−îc ký hiÖu l r * (t ) cã d¹ng nh− trªn h×nh 1.3. r (t ) r* ( t ) TÝn hiÖu liªn tôc TÝn hiÖu lÊy mÉu H×nh 1.2. Bé lÊy mÉu Mét qu¸ tr×nh lÊy mÉu lý t−ëng cã thÓ xem nh− l tÝch cña mét chuçi xung víi mét tÝn hiÖu t−¬ng tù: r* ( t ) = P ( t ) r ( t ) (1.1) ë ®©y P ( t ) ®−îc gäi l xung delta hay l xung ®¬n vÞ cã d¹ng nh− h×nh 1.4. r (t ) t 2 T 3T 4 T 5 T 6 T 0 T r* ( t ) t 2 T 3T 4 T 5 T 6 T 0 T H×nh 1.3. TÝn hiÖu r ( t ) sau khi lÊy mÉu P (t ) t 2 T 3T 4 T 5 T 6 T T 0 H×nh 1.4. Chuçi xung delta Xung delta ®−îc biÓu diÔn nh− sau: ∞ ∑ δ ( t − nT ) P (t ) = (1.2) n =−∞ Do ®ã ta cã ∞ ∑ δ ( t − nT ) r* ( t ) = r ( t ) (1.3) n =−∞ hoÆc ∞ ∑ r ( nT ) δ ( t − nT ) r* ( t ) = (1.4) n =−∞ Khi t < 0 ta cã r ( t ) = 0 nªn ∞ r * ( t ) = ∑ r ( nT ) δ ( t − nT ) (1.5) n=0 BiÕn ®æi Laplace ph−¬ng tr×nh (1.5) ta cã: ∞ ...