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

Příklady k přednášce 20 - Číslicové řízení

Počítačové sítě. Lekce 5: Základy datových komunikací

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

21 Diskrétní modely spojitých systémů

Úvod do zpracování signálů

CW01 - Teorie měření a regulace

Systé my, procesy a signály I - sbírka příkladů

Analýza a zpracování signálů. 5. Z-transformace

Vzorkování. Je-li posloupnost diracových impulzů s periodou T S : Pak časová posloupnost diskrétních vzorků bude:

12 - Frekvenční metody

31SCS Speciální číslicové systémy Antialiasing

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

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

- DAC - Úvod A/D převodník převádějí analogové (spojité) veličiny na digitální (nespojitou) informaci. Základní zapojení převodníku ukazuje obr.

Modelování a simulace regulátorů a čidel

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

OPTIMALIZACE PARAMETRŮ PID REGULÁTORU POMOCÍ GA TOOLBOXU

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

23 - Diskrétní systémy

Analogově-číslicové převodníky ( A/D )

VY_32_INOVACE_E 15 03

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

Geometrická zobrazení

1. Signá ly se souvislým časem

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

4. LOCK-IN ZESILOVAČE

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

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

A/D převodníky, D/A převodníky, modulace

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:

A/D převodníky - parametry

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Statická analýza fyziologických systémů

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

Direct Digital Synthesis (DDS)

POUŽITÍ CEPSTER V DIAGNOSTICE STROJŮ

Analogově číslicové převodníky

Grafika na počítači. Bc. Veronika Tomsová

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

Lineární a adaptivní zpracování dat. 1. ÚVOD: SIGNÁLY a SYSTÉMY

základní vlastnosti, používané struktury návrhové prostředky MATLAB problém kvantování koeficientů

Hodnocení přesnosti výsledků z metody FMECA

1. Základy teorie přenosu informací

evodníky Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření Přednáška č. 14 Milan Adámek adamek@fai.utb.cz U5 A

Automatizační technika. Regulační obvod. Obsah

Doplňky k přednášce 23 Diskrétní systémy Diskrétní frekvenční charakteristiky

Multimediální systémy

Technická kybernetika. Obsah. Principy zobrazení, sběru a uchování dat. Měřicí řetězec. Principy zobrazení, sběru a uchování dat

Základní metody číslicového zpracování signálu část I.

6 Impedanční přizpůsobení

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

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

Digitální telefonní signály

Lineární a adaptivní zpracování dat. 1. ÚVOD: SIGNÁLY, ČASOVÉ ŘADY a SYSTÉMY

KMA/P506 Pravděpodobnost a statistika KMA/P507 Statistika na PC

Lineární a adaptivní zpracování dat. 1. ÚVOD: SIGNÁLY, ČASOVÉ ŘADY a SYSTÉMY

A7B31ZZS 4. PŘEDNÁŠKA 13. října 2014

DUM 19 téma: Digitální regulátor výklad

4. Přednáška: Kvazi-Newtonovské metody:

Návrh čítače jako automatu

Návrh vysokofrekvenčních linkových transformátorů

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

THE POSSIBILITY OF RELOCATION WAREHOUSES IN CZECH-POLISH BORDER MOŽNOSTI RELOKACE SKLADŮ V ČESKO-POLSKÉM PŘÍHRANIČÍ

NTIS-VP1/1: Laboratorní napájecí zdroj programovatelný

Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

3. D/A a A/D převodníky

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

11. Logické analyzátory. 12. Metodika měření s logickým analyzátorem

Kapitola 1. Signály a systémy. 1.1 Klasifikace signálů

3. Mocninné a Taylorovy řady


7. ZÁKLADNÍ TYPY DYNAMICKÝCH SYSTÉMŮ

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

24 bitový dvoukanálový AD převodník s obvodem HX711

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Mocnost bodu ke kružnici

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

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

Mocnost bodu ke kružnici

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

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Automatizační technika. Obsah

DSY-4. Analogové a číslicové modulace. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

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

VLIV VELIKOSTI VZORKOVACÍ PERIODY NA NÁVRH DISKRÉTNÍHO REGULAČNÍHO OBVODU

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

11 - Regulátory. Michael Šebek Automatické řízení

P. Rozhodni, zda bod P leží uvnitř, vně nebo na kružnici k. Pokud existují, najdi tečny kružnice procházející bodem P.

Analýza a zpracování ultrazvukových signálů


7.1. Číslicové filtry IIR

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

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

1.3.5 Kružnice, kruh. Předpoklady: Narýsuj bod S. Kružítkem narýsuj kružnici se středem v bodu S a poloměrem 3 cm.

Základní principy přeměny analogového signálu na digitální

ÚVOD (2) kde M je vstupní číslo, f h je frekvence hodinového signálu a N je počet bitů akumulátoru.

Transkript:

20 - Číslicové a disrétní řízení Michael Šebe Automaticé řízení 2013 22-4-14

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) 2

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 ( ) 3

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 ( ) 4

Návrh číslicového řízení spojité soustavy Ja navrhnout číslicový regulátor pro spojitou soustavu? rt () 1) Spojitý návrh a emulace (aproximace) 2) Disrétní model a disrétní návrh ut () yt () u ( ) y ( ) 5

Opaování: Vzorování Různé realizace podle periody (frevence) vzorování Typicy: logia počítače obsahuje hodiny, teré aždých h seund vyšlou puls (interrupt) do vzorovače Nědy mají různé větve různou periodu vzorování nebo mají fázové zpoždění. Nědy vzorování není periodicé: tzv. free running - další vzore se vezme, až je předchozí zpracován Přílad: dávová výroba fotograficých filmů Koda To vše ompliuje návrh, my budeme probírat jen ten nejjednodušší případ Michael Šebe ARI-20-2014 6

Opaování TES: Vzorování a vantování Převod spojitého signálu na disrétní: vzorování (sampling) h yt () y( h) vzorovač (sampler) pracuje často periodicy Často spojeno s vantováním, což je totéž v oblasti hodnot signálů, podle reprezentace čísel v onrétním počítači Digitalizace je vzorování a vantování současně Provádí ji A/D převodní (vzorovač bývá jeho součástí) Výsledem je digitalizovaný signál 7

Opaování TES: Tvarování Převod disrétního signálu na spojitý: tvarování (holding) Přílad: tvarovač nultého řádu, zero-order hold (ZOH) ( ) u Srovnání původního spojitého signálu se vzorovaným a tvarovaným První harmonicá tvarovaného signálu je oproti původnímu spojitému fázově opožděná o h/2 u( h) To je způsobeno ut () vzorováním + tvarováním Nědy se s tím počítá dopředu a pro předchozí spojitém návrhu se uvažuje i dopravní zpoždění této dély Michael Šebe ARI-20-2013 u h u( h t ) hold () u () t hold 1. harmonicá u hold (t)

Vztah mezi s a z Spojitý signál má Laplaceův obraz s pólem v sp Disrétní signál má z-obraz at yt () = e, t> 0 = a y ( ) = e ah ys () 1 = s + a z yz ( ) = ah z e ah ah sp s pólem v z h p = e = e = e Mezi póly obrazu spojitého a (vzorovaného) disrétního signálu platí vztah h zp = e s h p Podobně pro omplexní póly (v příladech) 9

Vztah mezi s a z π s jω = j p h zp = e s h p π jω = j h Zobrazení závisí taé na h Oblast stability přechází na oblast stability, což je pochopitelné: Vzorování nezmění charater signálu. Imaginární osa přechází na jednotovou ružnici, ale opaovaně π π úseča j, j přejde na celou ružnici, úseča π 3π taé, h h j, j h h atd. jωh Plyne to z Eulerova vztahu e = cosωh+ jsinωh Michael Šebe ARI-20-2014 10

Opaování: vzorovací teorém Při neopatrném vzorování může dojít strobosopicému efetu, anglicy aliasing: Vidíme signál o jiné frevenci, než má původní Vzorovací teorém: Shannon, Nyquist, Kotělniov, K efetu nedojde, dyž je frevence vzorování větší než dvojnásobe maximální frevence obsažené v signálu ωs > Při zavedení tzv. Nyquistovy frevence ωn = ωs 2 > ωmax Pa lze spojitý signál ze vzorovaného plně reonstruovat 2ω max 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 signál. Co to pro nás znamená? Ja to použít? 11

Ja vzorovat pro řízení (chce-li se podobat spojitému) Do řídicího systému mohou přicházet různé signály. Ja tedy poznat frevenci signálu, terý vzorujeme (aby šlo použít vzorovací teorém)? 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!? Z Věty o vzorování tedy plyne podmína ω S > 2ω BW To je ale jen holé minimum, většinou bereme frevenci mnohem vyšší (vůli přesnosti, malému zpoždění apod.) Na druhou stranu rychlejší vzorování stojí více peněz 12

Praticá pravidla pro vzorování Pravidlo: Za současných cen HW a požadavů na řízení se bere cca. ω S ( 20 40) > ω Jina formulované pravidlo pomocí doby náběhu T r 5-10 vzorů za dobu náběhu BW Jiné pravidlo: hω C [ 0.15, 0.5] Další praticé rady: Vzoruj ta rychle, ja ti vedoucí projetu (tvůj šéf) dovolí Vyber rozumnou frevenci vzorování a na simulacích vyzoušej, co udělá ji snížit a zvýšit 13

Kvantování y analog A/D y digital y digital 1 LSB LSB = least significant bit chyba vantování v rozmezí ±½ LSB Přílad: 12 bitový A/D na šále ±10 V Chyba ± 0.5 LSB =± 0.00244 V y analog 14