计算机控制系统信号分析

1.计算机控制系统中的信号分类

        

时间上：

连续时间信号：时间轴上任何时刻都一直存在的信号

离散时间信号：时间轴上断续出现的信号

幅值上：

模拟信号：赋值在某一区间内连续变化的信号

离散信号：幅值在某一一区间内连续变化的信号

数字信号：幅值用一定位数的二进制编码形式表示的离散量

综上可定义模拟信号为：在时间上连续存在，幅值上也连续存在的信号

数字信号：时间上离散、赋值上以二进制编码表示的信号

2.A/D转换

        A/D转换是一种将连续时间模拟信号变换成离散时间数字编码信号的装置，A/D转换器要一次完成三种变换：采样-保持、量化、编码。

        2.1 采样-保持

        采样是抽取连续时间信号在离散时刻瞬时值序列的过程，是对连续的模拟输入信号按一定时间间隔T（采样周期）进行采样，从而变成时间上离散、幅值上扽贵采样时刻输入信号值的脉冲序列，即离散时间模拟信号，保持是对每个采样时刻的采样值保持一定的时间h，以便A/D变换，因为变换需要一定的时间，为了减少在变换过程中信号变化带来的影响，采样后的信号需要保持一定的时间。

        2.2量化

        经过采样之后的信号虽然在时间上是离散的信号，但是幅值上仍然连续，为了将其变换为一定位数的二进制数码，需要对f(KT)进行整量化处理，即用最小量化单位q的整数倍来表示f(KT)的幅值。

        2.3编码

        编码是将整量化后的分层信号变换为一定位数的二进制数码形式，即表示成数字信号形式。

3.D/A转换

        D/A转换器是将数字编码信号转换为相应的时间上连续的模拟信号的变换装置，从功能的角度看，D/A变换器是解码器和保持器的组合。

        3.1解码

        解码器的功能是把数字量转换为幅值等于该数字量的模拟脉冲信号f（KT）

        3.2 保持

        保持器的作用则是将解码后的模拟脉冲信号保持规定的时间，从而使时间上离散的信号变为时间上连续的信号，通常保持当前信号在一个采样周期内不变，这样的保持器称为零阶保持器

4.采样过程的数学描述和特性分析

        4.1理想采样开关函数

        

        4.2理想采样信号的时域描述

        

        4.3理想采样信号的复数域描述

        

        

        4.4理想采样信号的频域描述

        

        4.5采样定理

        如果连续信号具有有限带宽，其最高频率分离为,当采样频率时，原连续信号可以由其采样信号唯一确定，即可从采样信号中无失真恢复原连续信号

        4.6 前置滤波器

        前置滤波器是串在采样开关前的模拟低通滤波器，主要作用是防止采样信号产生频谱混叠，因此又称为抗混叠滤波器

        4.7后置滤波器