计算机控制系统：第2章 采样与数据保持1

第二章采样与数据保持

§2.1计算机控制系统中的信号§2.2理想采样过程的数学描述§2.3信号的恢复与重构

第二章采样与数据保持

§2.1计算机控制系统中的信号§2.2理想采样过程的数学描述§2.3信号的恢复与重构

§2.1计算机控制系统中的信号基本概念信号分类A/D中的信号D/A中的信号计算机控制系统中的信号§2.1计算机控制系统中的信号一、基本概念消息待发送的一种以收、发双方事先约定的方式组成的符号信号把用于描述、记录和传输消息的任何物理状态随时间变化的过程称为信号仅讨论电信号信息：包含在消息中的有效成份信号为消息的表现形式消息是信号的具体内容§2.1计算机控制系统中的信号二、信号分类确定信号信号为一个确定的时间函数随机信号周期信号按一定时间间隔重复某一变化规律的信号非周期信号§2.1计算机控制系统中的信号二、信号分类按时间分：连续时间信号在某时间间隔内，对于任意时间值（除若干不连续的点外）都可以给出确定的值离散时间信号仅在某些不连续的规定瞬时给出函数值，其它时间函数未定义§2.1计算机控制系统中的信号二、信号分类按幅值分：连续幅值

信号幅值可以连续变化离散幅值幅值具有最小的分层单位(只取离散值)数字(二进制)

一定位数的二进制编码形式表示时间连续幅值连续离散数字二进制时间离散§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号1采样采样把时间上连续的信号转变成时间上离散的脉冲或者数字序列的过程采样开关采样中完成信号转换的装置采样周期采样开关相邻两次闭合之间的间隔时间§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号1采样均匀采样在整个采样过程中，采样周期不变非均匀采样随机采样§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号B§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号2量化把采样时刻的信号幅值按照最小量化单位选取

f(kT)=Lq

T为采样周期，q为最小量化单位k=0,1,2,…L为整数§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号2量化§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号2编码把整量化分层信号变换为二进制码的形式，即用数字量表示§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号2编码§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号

§2.1计算机控制系统中的信号三、A/D中的信号§2.1计算机控制系统中的信号四、D/A中的信号把数字编码信号转换为时间连续信号§2.1计算机控制系统中的信号四、D/A中的信号1解码解码把数字量转换成幅值对应的脉冲信号解码器§2.1计算机控制系统中的信号四、D/A中的信号1解码§2.1计算机控制系统中的信号四、D/A中的信号2保持保持脉冲信号转换成时间连续变化的信号保持器（信号恢复器）§2.1计算机控制系统中的信号四、D/A中的信号2信号恢复器§2.1计算机控制系统中的信号四、D/A中的信号§2.1计算机控制系统中的信号五、计算机控制中的信号ABCDDCEF§2.1计算机控制系统中的信号基本概念信号分类A/D中的信号D/A中的信号计算机控制系统中的信号第二章采样与数据保持

§2.1计算机控制系统中的信号

§2.2理想采样过程的数学描述§2.3信号的恢复与重构

§2.2理想采样过程的数学描述一、采样过程描述二、理想采样信号的时域描述三、理想采样信号的复域描述四、理想采样信号的频域描述五、采样定理§2.2理想采样过程的数学描述一、采样过程描述二、理想采样信号的时域描述三、理想采样信号的复域描述四、理想采样信号的频域描述五、采样定理§2.2理想采样过程的数学描述一、采样过程描述采样器：采样开关采样周期：TT>>p且p≈0理想采样条件p:采样开关闭合时间理想采样过程§2.2理想采样过程的数学描述一、采样过程描述采样频率：采样角频率：单速率系统：系统中多个采样器的采样周期相同多速率系统§2.2理想采样过程的数学描述一、采样过程描述二、理想采样信号的时域描述三、理想采样信号的复域描述四、理想采样信号的频域描述五、采样定理§2.2理想采样过程的数学描述二、理想采样信号的时域描述1.理想采样的数学描述对于连续函数f(t)采样，得到数字序列：f(0),f(T),f(2T),…,f(kT),…脉冲函数§2.2理想采样过程的数学描述二、理想采样信号的时域描述1.理想采样的数学描述脉冲函数筛选性筛选t=a时刻§2.2理想采样过程的数学描述二、理想采样信号的时域描述1.理想采样的数学描述对于连续函数f(t)采样，得到数字序列：f(0),f(T),f(2T),…,f(kT),…脉冲函数§2.2理想采样过程的数学描述§2.2理想采样过程的数学描述二、理想采样信号的时域描述1.理想采样的数学描述理想采样开关采样开关闭合的瞬时打开，相当于在该时刻作用一个函数，以T为周期开合，形成一个单位脉冲序列§2.2理想采样过程的数学描述理想采样开关数学模型：一般情况设t<0时，f(t)=0§2.2理想采样过程的数学描述理想采样信号f*(t)可以看作是连续信号f(t)被单位脉冲序列串T调制的过程§2.2理想采样过程的数学描述一、采样过程描述二、理想采样信号的时域描述三、理想采样信号的复域描述四、理想采样信号的频域描述五、采样定理§2.2理想采样过程的数学描述三、理想采样信号的复域描述1、已知理想采样信号的时域表示式f(t),求Laplace变换F*(s)§2.2理想采样过程的数学描述三、理想采样信号的复域描述2、已知连续信号的拉氏变换式F(s)，求Laplace变换F*(s)§2.2理想采样过程的数学描述三、理想采样信号的