20 - Číslicové a diskrétní řízení

Podobné dokumenty
20 - Číslicové a diskrétní řízení

23 - Diskrétní systémy

Flexibilita jednoduché naprogramování a přeprogramování řídícího systému

zpracování signálů - Fourierova transformace, FFT Frekvenční

12 - Frekvenční metody

Systé my, procesy a signály I - sbírka příkladů

21 Diskrétní modely spojitých systémů

Doplňky k přednášce 23 Diskrétní systémy Diskrétní frekvenční charakteristiky

Příklady k přednášce 20 - Číslicové řízení

1. Signá ly se souvislým časem

31SCS Speciální číslicové systémy Antialiasing

OPTIMALIZACE PARAMETRŮ PID REGULÁTORU POMOCÍ GA TOOLBOXU

Modelování a simulace regulátorů a čidel

Úvod do zpracování signálů

CW01 - Teorie měření a regulace

Počítačové sítě. Lekce 5: Základy datových komunikací

23 - Diskrétní systémy

11 - Regulátory. Michael Šebek Automatické řízení

7.1. Číslicové filtry IIR

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

Automatizační technika. Regulační obvod. Obsah

POUŽITÍ CEPSTER V DIAGNOSTICE STROJŮ

11 - Regulátory. Michael Šebek Automatické řízení

Příklady k přednášce 13 - Návrh frekvenčními metodami

Příklady: - počet členů dané domácnosti - počet zákazníků ve frontě - počet pokusů do padnutí čísla šest - životnost televizoru - věk člověka

4. LOCK-IN ZESILOVAČE

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Funkční měniče. A. Na předloženém aproximačním funkčním měniči s operačním zesilovačem realizujícím funkci danou tabulkou:

Digitální telefonní signály

Binární data. Číslicový systém. Binární data. Klávesnice Snímače polohy, dotykové displeje, myš Digitalizovaná data odvozená z analogového signálu

Snímání biologických signálů. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík Katedra teorie obvodů

Analýza a zpracování signálů. 5. Z-transformace

do jednotkového prostorového úhlu ve směru svírajícím úhel ϑ s osou dipólu je dán vztahem (1) a c je rychlost světla.

A/D převodníky - parametry

Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

Lineární a adpativní zpracování dat. 3. Lineární filtrace I: Z-transformace, stabilita

Statická analýza fyziologických systémů

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

Title: IX 6 11:27 (1 of 6)

18A - PRINCIPY ČÍSLICOVÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ Voltmetry, A/D převodníky - principy, vlastnosti, Kmitoměry, čítače, fázoměry, Q- metry

KTE/TEVS - Rychlá Fourierova transformace. Pavel Karban. Katedra teoretické elektrotechniky Fakulta elektrotechnická Západočeská univerzita v Plzni

VY_32_INOVACE_E 15 03

Metoda konjugovaných gradientů

Geometrická zobrazení

Vlastnosti a modelování aditivního

Opakování z předmětu TES

Mocnost bodu ke kružnici

Mocnost bodu ke kružnici

Lineární a adaptivní zpracování dat. 3. SYSTÉMY a jejich popis ve frekvenční oblasti

MĚŘENÍ ÚHLOVÝCH KMITŮ ZA ROTACE

Příklady k přednášce 14 - Moderní frekvenční metody

F6180 Úvod do nelineární dynamiky. F6150 Pokročilé numerické metody FX003 Plánování a vyhodnocování experimentu. F7780 Nelineární vlny a solitony

je amplituda indukovaného dipólového momentu s frekvencí ω

Multimediální systémy

DUM 19 téma: Digitální regulátor výklad

Buckinghamův Π-teorém (viz Barenblatt, Scaling, 2003)

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

7. ZÁKLADNÍ TYPY DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ

NTIS-VP1/1: Laboratorní napájecí zdroj programovatelný

Návrh vysokofrekvenčních linkových transformátorů

Digitalizace převod AS DS (analogový diskrétní signál )

MOMENT SETRVAČNOSTI. Obecná část Pomocí Newtonova pohybového zákona síly můžeme odvodit pohybovou rovnici pro rotační pohyb:

Obsah přednášky. 1. Principy Meta-learningu 2. Bumping 3. Bagging 4. Stacking 5. Boosting 6. Shrnutí

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Kvalita regulačního pochodu

základní vlastnosti, používané struktury návrhové prostředky MATLAB problém kvantování koeficientů

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Lineární a adaptivní zpracování dat. 2. SYSTÉMY a jejich popis v časové doméně a frekvenční doméně

Reprezentace přirozených čísel ve Fibonacciho soustavě František Maňák, FJFI ČVUT, 2005

MOMENT SETRVAČNOSTI. Obecná část Pomocí Newtonova pohybového zákona síly můžeme odvodit pohybovou rovnici pro rotační pohyb:

( ) Příklady na otočení. Předpoklady: Př. 1: Je dána kružnice k ( S ;5cm)

Délka kružnice (obvod kruhu) II

β 180 α úhel ve stupních β úhel v radiánech β = GONIOMETRIE = = 7π 6 5π 6 3 3π 2 π 11π 6 Velikost úhlu v obloukové a stupňové míře: Stupňová míra:

3. Mocninné a Taylorovy řady

3. D/A a A/D převodníky

Nespojité (dvou- a třípolohové ) regulátory

Srovnání kvality snímání analogových veličin řídících desek se signálovým procesorem Motorola DSP56F805. Úvod. Testované desky

VLIV VELIKOSTI VZORKOVACÍ PERIODY NA NÁVRH DISKRÉTNÍHO REGULAČNÍHO OBVODU

f (k) (x 0 ) (x x 0 ) k, x (x 0 r, x 0 + r). k! f(x) = k=1 Řada se nazývá Taylorovou řadou funkce f v bodě x 0. Přehled některých Taylorových řad.

MATEMATIKA 1 4 A B C D. didaktický test. Zadání neotvírejte, počkejte na pokyn! MA1ACZMZ07DT. Pokyny pro vyplňování záznamového archu

Analýza lineárních regulačních systémů v časové doméně. V Modelice (ale i v Simulinku) máme blok TransfeFunction

A7B31ZZS 4. PŘEDNÁŠKA 13. října 2014



A/D převodníky, D/A převodníky, modulace

6 Impedanční přizpůsobení

Abychom se vyhnuli užití diferenčních sumátorů, je vhodné soustavu rovnic(5.77) upravit následujícím způsobem

SPECIFIC UTILIZATION OF MICROSOFT VISUAL BASIC FOR APPLICATION WITH PRINCIPLES OF SYSTEM MODELING. Tomáš BAROT

B2M31SYN SYNTÉZA AUDIO SIGNÁLŮ

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

Algoritmy I. Číselné soustavy přečíst!!! ALGI 2018/19

doc. Ing. Petr Blaha, PhD.

2. Synchronní číslicové systémy

MĚŘENÍ A ANALÝZA ELEKTROAKUSTICKÝCH SOUSTAV NA MODELECH. Petr Kopecký ČVUT, Fakulta elektrotechnická, Katedra Radioelektroniky

4. Přednáška: Kvazi-Newtonovské metody:

1. Základy teorie přenosu informací

Analogově číslicové převodníky

Zvuková karta. Zvuk a zvuková zařízení. Vývoj, typy, vlastnosti

Analogově-číslicové převodníky ( A/D )

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY

Transkript:

20 - Číslicové a disrétní řízení Michael Šebe Automaticé řízení 2018 18-4-18

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Analogové a číslicové řízení Proč číslicově? Snadno se přeprogramuje (srovnej s výměnou rezistorů/apacitorů v analogové řídicím obvodu) Snadno se implementují složité algoritmy Integrace se vzdálenými systémy a číslicovou omuniací Lepší uživatelsé rozhraní (terminál, webové, ) Ceny lesají a rychlost stoupá Proč analogově? (něteré apliace jsou stále ještě analogové) Jednoduché, hromadně vyráběné systémy (toaster, termostat) Řídicí smyčy s velmi vysoou frevencí Velmi spolehlivé jednoduché řídicí systémy Systémy integrované na čipu (např. eletrostaticé gyrosopy) Michael Šebe ARI-20-2013 2

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Disrétní řízení disrétního systému lépe s disrétním časem, anglicy discrete-time systems všechny subsystémy jsou disrétní všechny signály jsou posloupnosti r ( ) u ( ) y ( ) Disrétní regulátor Disrétní soustava y ( ) Michael Šebe ARI-20-2013 3

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Disrétní řízení spojitého systému soustava je spojitá, regulátor je disrétní něteré signály jsou spojité, něteré po částech spojité, jiné jsou posloupnosti r ( ) u ( ) u ( ) yt () t A/D číslicový regulátor D/A tvarovač Spojitá soustava rt () t A/D y ( ) Michael Šebe ARI-20-2013 4

Návrh číslicového řízení spojité soustavy Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Ja navrhnout číslicový regulátor pro spojitou soustavu? rt () 1) Spojitý návrh a emulace (aproximace) 2) Disrétní model a disrétní návrh ut () yt () u ( ) y ( ) Michael Šebe ARI-20-2013 5

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Převod spojitého signálu na disrétní: vzorování (sampling) Typicy: počítač obsahuje hodiny, teré periodicy vysílají puls (interrupt) do vzorovače Nědy: různé větve různou h periodu nebo fázové zpoždění Nědy: neperiodicé, další vzore se vezme, až dyž je předchozí zpracován Často spojeno s vantováním (totéž v oblasti hodnot signálů, dle reprezentace čísel) Digitalizace = vzorování + vantování Provádí ji A/D převodní (vzorovač bývá jeho součástí) Výsledem je digitalizovaný signál Vzorování a vantování yt () y( h) Michael Šebe ARI-20-2018 6

Tvarování Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Převod disrétního signálu na spojitý: tvarování (holding) u( h ) u u( h t ) hold () Např. tvarovač nultého řádu (Zero-Order Hold, ZOH) Srovnej původní spojitý signál se vzorovaným a tvarovaným První harmonicá tvarovaného signálu je oproti původnímu spojitému fázově opožděná o h/2 Nědy se s tím počítá dopředu a při předchozím spojitém návrhu se už přidá dopravní zpoždění této dély u( h) ut () u () t hold 1. harmonicá u hold (t) Michael Šebe ARI-20-2018

Vztah mezi s a z Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Spojitý signál má Laplaceův obraz s pólem v sp at yt () = e, t> 0 = a ys () 1 = s + a Disrétní signál má z-obraz y ( ) = e ah z yz ( ) = ah z e h ah ah sp s pólem v z h p = e = e = e Mezi póly obrazu spojitého a sph vzorovaného (disrétního) signálu platí vztah zp = e Protože ωs = 2π fs = 2π h, p p s 2 p s lze to vyjádřit i jao z s h s f s p = e = e = e π ω Podobně pro omplexní póly (v příladech) Michael Šebe ARI-20-2016 8

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Euler: jωh e = cosωh+ jsinωh, taže ( + ) Vztah mezi s a z ( cosω sinω ) = + α jω h αh e e h j h s p jω = j h π zp = e s h p π jω = j h Zobrazení závisí na h Oblast stability přechází na oblast stability, protože vzorování nezmění charater signálu. Imaginární osa přechází opaovaně na jednotovou ružnici: π π π 3π úseča j, j přejde na celou ružnici, taé, atd. h h j, j h h Na zápornou Re přejdou (obě) hranice pásu Michael Šebe ARI-20-2018 9

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Při neopatrném vzorování může dojít strobosopicému efetu, anglicy aliasing: vidíme signál o jiné frevenci, než má původní. Obecně nelze spojitý signál ze vzorovaného reonstruovat Vzorovací teorém Vzorovací teorém - Shannon, Nyquist, Kotělniov K efetu nedojde, dyž je frevence vzorování větší než 2x max. frevence obsažená v signálu: ωs > 2ωmax Pomocí Nyquistovy frevence ω = ω 2 > ω Přílad: Zdravé ucho slyší maximálně 20Hz, proto je záznam na CD vzorován s frevencí s 44,1 Hz (= 2x + rezerva) Ale my chceme řídit, nioli reonstruovat nějaý onrétní signál? N Michael Šebe ARI-20-2018 10 S max

Automaticé řízení - Kybernetia a robotia Ja vzorovat pro řízení - chce-li se podobat spojitému Ať už je vstupu (referenci, poruše, ) signál o libovolné frevenci, na výstup systému efetivně projde maximálně frevence daná šířou pásma ω BW - většinou bereme šířu pásma uzavřené smyčy!? Teoreticy: Ze Vzorovacího teorému plyne ωs > 2ωBW neboli ωn > ωbw Praticy: To je minimum, bereme frevenci mnohem vyšší (přesnost) X rychlejší vzorování je dražší -> ompromis [ 0.15, 0.5] hωc Pravidla (mění se s cenou HW a požadavy): ωs > ( 20 40) ω Rady: Vzoruj ta rychle, ja ti tvůj šéf dovolí! Vyber rozumnou frevenci a na simulacích vyzoušej, co udělá ji snížit a zvýšit!/ Michael Šebe ARI-20-2018 11 BW 5-10 vzorů za dobu náběhu