1、2.1 控制系统中信号分类2.2 理想采样过程的数学描述及特性分析2.3 信号的恢复与重构2.4 信号的整量化 2.5 计算机控制系统简化结构12.1 控制系统中信号分类从时间上区分： 连续时间信号 _在任何时刻都可取值的信号； 离散时间信号 _仅在离散断续时刻出现的信号。从幅值上区分：模拟信号 _信号幅值可取任意值的信号。离散信号 _信号幅值具有最小分层单位的模拟量。数字信号 _信号幅值用一定位数的二进制编码形式表示的信号。2表 2-1 控制系统中信号形式分类 时间幅 值连 续 离 散连 续离 散数字二 进 制32.1.1 A/D变换1. 采样 采样 /保持器 (S/H)对连续的模拟输入信号
2、，按一定的时间间隔 T（称为采样周期）进行采样，变成时间离散（断续）、幅值等于采样时刻输入信号值的序列信号。2. 量化 将采样时刻的信号幅值按最小量化单位取整的过程。 3. 编码 将整量化的分层信号变换为二进制数码形式，用数字量表示。 图 2-2 A/D变换 器框 图42.1.1 A/D变换图 2-2 A/D变换 器框 图图 2-3 各点信号形式的变化 52.1.2 D/A变换1. 解码器将数字量转换为幅值等于该数字量的模拟脉冲信号。 2. 信号恢复器将解码后的模拟脉冲信号变为随时间连续变化的信号。 图 2-4 D/A的信号变换框图62.1.3计算机控制系统中信号的分类 其中各点的信号类型如表
3、 2-1所示。 将时间及幅值均连续的信号称为连续信号或模拟信号，如点 A、 H； 将时间上离散，幅值上是二进制编码的信号称为数字信号，如点 F、 D、 E。 将时间断续、幅值连续的信号称为采样信号。图 2-6计算机控制系统中信号变换7计算机控制系统信号分析的结论 A/D和 D/A变换中，最重要的是采样、量化和保持 (或信号恢复 )3个变换过程。编码和解码仅是信号形式的改变，其变换过程可看作无误差的等效变换，因此在系统的分析中可以略去； 采样将连续时间信号变换为离散时间信号，保持将离散时间信号又恢复成连续时间信号，这是涉及采样间隔中信号有无的问题，影响系统的传递特性，因而是本质问题，在系统的分析
4、和设计中是必须要考虑的。 量化使信号产生误差并影响系统的特性。但当量化单位q很小 (即数字量字长较长 )时，信号的量化特性影响很小，在系统的初步分析和设计中可不予考虑。 82.1 控制系统中信号分类2.2 理想采样过程的数学描述及特性分析2.3 信号的恢复与重构2.4 信号的整量化 2.5 计算机控制系统简化结构图92.2.1 采样过程的描述 采样周期 T远大于采样脉冲宽度 p，即 Tp。 理想采样过程： p0 。即具有瞬时开关功能。 理想采样信号用 f *(t)表示。 均匀采样：整个采样过程中采样周期不变。 非均匀采样：采样周期是变化的。 随机采样：采样间隔大小随机变化。 单速率系统：在一个系统里，各点采样器的采样周期均相同。 多速率系统：各点采样器的采样周期不相同。10
