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数字控制系统中的延时,你知道多少?

随着MCU、DSP等芯片技术的高速发展,数字控制系统几乎占据了原来模拟控制系统把持的大部分江山。而且其开发设计相比模拟控制系统来说要简单了许多,使得人们很容易上手。那是不是只要我们把程序用C代码一写,

  跟着MCU、DSP等芯片技能的高速开展,数字操控体系简直占有了本来模仿操控体系操纵的大部分江山。而且其开发规划比较模仿操控体系来说要简略了许多,使得人们很简单上手。那是不是只需咱们把程序用C代码一写,然后弄几个守时中止跑跑,只需程序执行时刻不超越中止周期,就万事大吉了呢?有没有改善的空间?

  关于一些比较简略的体系,这当然没有问题:跑马灯或许蜂鸣器永久不需求关怀后台的操控器在做神马;可是关于一些需求高功能处理才干的测验、操控体系,需求咱们留意或许说能够改善的当地仍是挺多的,这儿就说一下数字操控体系中的延时问题。

  首要,一个高功能的数字操控体系是需求有反应的,例如在电机的操控里边,就需求电机电流、转速等信息。电流、电压等是模仿量,需求把传感器的输出信号通过A/D转化送到操控器中,这就产生了第一类的延时问题,即采样-坚持延时。这个延时并不是值A/D转化器自身的S/H窗口的时刻和转化时刻,由于在大多数情况下,这个时刻都是ns等级的,相关于几十到几百us的操控周期是微乎其微的。这个采样-坚持延时是数字操控技能自身导致的,由于数字操控技能一般运用守时的采样,在每次采样的时分,收集到的数据和实践数据是共同的,可是在下一次采样时刻到来之前,体系只能运用本次采样时刻收集到的数据,这就相当于操控中运用的都是“旧”的数据,体系在两次采样时刻直接,也相当于运行在某种开环状态下。这种延时均匀算下来是半个采样时刻,减小这种推迟的办法自然是进步采样频率了,这需求更快的A/D

  转速的信息则运用编码器或许观测器预算。观测器的暂时不论,由于规划到更杂乱的核算办法;就速度这物理量自身而言,显然在一个孤立的采样点上是无法核算速度的,至少要有两个点而且知道了两点间的时刻差才干核算,这个时刻差一起也形成了一种相位上的滞后,其滞后便是这个时刻差,运用数值剖析技能中的逆梯形微分能够较好地消除这种延时。

  最终一种咱们很少会提起的延时便是核算延时,形似在操控教材里很少提起过,由于它们都太专心于数学运算了,实质性的东西反而没多少。这种推迟的详细时刻是不确定的,取决于许多要素,例如算法的杂乱程度,越杂乱则核算所花的时刻越长,这个延时有时分是无法防止的,除非运用更高功能的处理器,或许运用协处理器专门完结杂乱使命;编程的技巧,越冗余、粗糙的代码核算所花的时刻也越长,细心地润饰代码能够减小这种延时;离散办法的问题,例如相同的一个积分环节,运用双线性改变法和前向欧拉法就存在一个采样周期的延时不同,这个延时的减小需求在规划离散化算法时特别留意。

  以上的三种延时加在一起,就构成了数字操控体系中的核算延时;再把那些数字滤波器神马的延时都加在一起,整个体系的安稳裕度也剩下不多了,当总相位延时为180度,反应增益又为1的时分,体系就溃散了。

  在模仿操控体系中,由于没有守时采样这些概念,信号的改变都是实时的、接连的,所以其功能在某些场合仍是数字体系不能彻底比较的,这也就能解说为什么在国外一些大公司的产品规划中,某些要害的操控体系仍然在运用模仿操控体系。当然,跟着数字操控体系功能的不断提高,这些延时形成的安稳裕度下降或许有天能够到达忽略不计的水平。

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