Читать «500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями» онлайн - страница 6

Принцип дискретной передачи непрерывного управляющего воздействия

Рассмотрим принцип дискретной передачи непрерывного управляющего воздействия. В случае пропорционального управления регулируемая величина может принимать любые значения в заданном интервале. Например угол поворота передних колес автомобиля должен иметь возможность плавно изменяться в пределах ±60°. Очевидно, управляющий сигнал должен вести себя аналогичным образом — последовательно принимая все возможные значения в определенном диапазоне.

Это, в свою очередь, означает, что и передаваемый командный сигнал должен быть величиной непрерывной. При необходимости управления двумя и более регулируемыми величинами возникает проблема параллельной передачи нескольких командных сигналов.

Известны два способа решения этой задачи. В первом случае каждому из командных сигналов выделяется свой канал связи, и тогда возможна одновременная передача всех команд. При использовании радиосвязи рабочие частоты каналов необходимо разносить для исключения их взаимного влияния. Передатчики и приемники такой аппаратуры должны быть многочастотными, поэтому в эфире потребуется относительно широкая полоса частот.

Устройства получаются громоздкими и дорогостоящими. Такой способ называется частотным уплотнением каналов и применяется в профессиональной аппаратуре специального назначения.

Второй способ — временное уплотнение — предполагает последовательную во времени передачу командных сигналов различных каналов. Очевидно, в этом случае сигналы уже не могут быть непрерывными во времени, но это оказывается и не обязательным. Известно, что подвижное изображение на экране телевизора создается путем проецирования на него 25 неподвижных картинок в секунду. Другими словами, непрерывный процесс, например движения автомобиля, заменяется последовательностью его неподвижных изображений через небольшие промежутки времени.

Если правильно выбрать величину этих промежутков, то дискретность изображения ощущаться не будет. Подобным образом, непрерывный командный сигнал u(t) можно заменить передачей его значений U1, U2, U3 и т. д. в отдельные моменты времени (рис. 1.3, а).

Рис. 1.3. Принцип дискретизации сигналов:

_{а — аналоговый командный сигнал; б — дискретный командный сигнал}

Такие значения называют отсчетами сигнала. Чем резче меняется во времени командный сигнал, тем чаще должны следовать отсчеты. Теорема Котельникова дает точный рецепт по выбору максимально возможного промежутка времени Δt, при котором не нарушается плавность изменения регулируемой величины:

Δt =< 1/2f_в,

где f_в— наибольшая частота в спектре командного сигнала.

Эта величина зависит от максимально необходимой скорости изменения регулируемой величины управляемой модели и для большинства из них не превышает 25 Гц (соответствующее максимальное значение Δt = 20 мс). Таким образом, период обновления информации о значении управляющего сигнала (Т_п) каждого канала может быть выбран равным 20 мс. Именно такое значение используется в большинстве образцов аппаратуры пропорционального управления как промышленного производства, так и самодельной.