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 =< 1/2fв,
где fв— 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 (Тп) каждого канала может быть выбран равным 20 мс. Именно такое значение используется в большинстве образцов аппаратуры пропорционального управления как промышленного производства, так и самодельной.
Выбор параметров дискретного управляющего сигнала
Значение отсчета, полученное в момент времени t1, необходимо передать на управляемую модель до момента очередного отсчета t2. Сделать это можно разными способами. В аппаратуре управления моделями обычно передается прямоугольный импульс, длительность которого (τ) пропорциональна значению отсчета Выбор параметров дискретного управляющего сигнала(рис. 13, б, где «к» — коэффициент пропорциональности).
Способа кодирования, иллюстрированного рис. 1.3, было бы достаточно в случае однополярного командного сигнала. Реальный сигнал должен нести информацию не только о величине отклонения ручки управления на пульте, но и направлении этого отклонения. Поэтому окончательно командный сигнал представляет собой последовательность импульсов, называемых канальными, опорная длительность которых, соответствующая нейтральному положению ручки управления, выбирается равной
τ0 = 1,5 мс,
а отклонение ручки либо в одну, либо в другую сторону учитывается соответственно увеличением или уменьшением длительности в пределах Δτ = ±0,5 мс. Результирующая длительность канального импульса (τк), очевидно, может лежать в пределах
τк = 1–2 мс.
В этом случае не длительность, а ее отклонение (от опорного значения — Δτ) пропорционально команде.
Период обновления команды для одного канала был выбран равным 20 мс. Нетрудно подсчитать, что за один период можно передать, в принципе, командные сигналы десяти каналов. На практике последние четыре миллисекунды каждого периода используются для передачи специального синхронизирующего импульса, индицирующего границу между соседними периодами. Таким образом, максимальное число каналов уменьшается до восьми.
Приведенные значения являются стандартными для промышленной и любительской аппаратуры, однако совсем не обязательны: придерживаться их имеет смысл в том случае, когда требуется обеспечить совместимость самодельных и покупных узлов. Принципиальными же ограничениями на параметры командных импульсов являются, с одной стороны, желаемая плавность изменения регулируемой величины, а с другой — допустимая ширина канала связи.
Сформированные вышеописанным способом канальные импульсы далее управляют работой передатчиков.
В конечном счете, последовательность импульсов каждого из каналов на выходе приемника бортовой части аппаратуры выглядит так же, как и передаваемые канальные импульсы (рис. 1.3, б).
Рассмотрим процедуры их дальнейшей обработки для управления регуляторами хода и рулевыми машинками.