Реферат: Розробка мікропроцесорного пристрою системи автоматичного регулювання

Кожний неперервний сигнал, що представляється змінною в часі напругою, характеризується своїм спектром частот. Будь-яка частота або полоса частот може бути посилена, послаблена, виключена або виділена фільтрацією. Фільтрація – це процес зміни спектра частот сигнала. Прикладом фільтрації сигналів може служити виключення шумів, визваних недосконалістю каналів передачі, розділення двох або більше сигналів, спеціально змішаних для збільшення пропускної здатності канала зв’язку, демодуляція сигналів. Будь-який неперервний сигнал, спектр якого обмежений верхніми частотами, може бути представлений у вигляді послідовності своїх значень, що розділені один від одного проміжками часу .

Цифровий фільтр – пристрій, який дозволяє перетворити дискретизований сигнал x(t) у інший y(t). Це цифрова схема для зміни частотного спектра дискретних сигналів. Цифровий фільтр може бути реалізований як апаратурно, так і програмно. При апаратурній реалізації необхідними схемними елементами є перемножувачі, суматори і елементи затримки [1].

Задано рівняння автоматичного регулювання вхідного x(t) та вихідного y(t) сигналів:
(1.1).

У даному рівнянні x(t) – вхідний сигнал, який є відхиленням від еталонного сигналу, y(t) – керуючий сигнал, який подається з системи регулювання на об’єкт керування, – стала часу, – частота.

Дискретизація аналогового рівняння полягає в заміні безперервної величини її дискретними відліками (1.2) і відповідними перетвореннями похідних.

Дискретизація першої похідної: (1.3).

Дискретизація другої похідної: (1.4).

Звідси випливає: .(1.5).

Спростимо вираз:

(1.6)

Здійснимо заміну:

, , (1.7).

Тоді:
(1.8)

при
(1.9).

Дане рівняння є рекурсивним фільтром, оскільки присутні члени y_n-1 та y_n-2.

Звідси, структурна схема реалізації цифрового фільтру зображена на рис.1.1.

Рис 1.1 Структурна схема реалізації цифрового фільтра;

ХУ – елементи множення, DL – елементи затримки, – суматор.

Недоліками цифрових фільтрів, які реалізовані на основі МП (наприклад, серія КР580, яка використовується), є обмежена швидкодія.

1.1 Побудова аналогової схеми

При побудові аналогової схеми, яка відповідає заданому пропорційно-диференційному рівнянню (1.8)

використовуємо перетворення Лапласа [9]:

(1.10)

Коефіцієнт при х(р) має вид дробово-раціонального виразу, в якому знаменник є сумою зображень за Лапласом опорів резистора, конденсатора та індуктивності ( в залежності від порядку заданого рівняння), а чисельник є частиною цієї суми. Вид цього дробово-раціонального виразу визначає аналогову схему.

Підставимо у рівняння перетворення Лапласа:

(1.11)

Отримане алгебраїчне рівняння розв’яжемо відносно у(р):

. (1.12)