采樣控制系統(tǒng)

系統(tǒng)中一處或幾處的信號是等時間間隔的脈沖序列或數(shù)字序列的控制系統(tǒng)，又稱離散控制系統(tǒng)或脈沖控制系統(tǒng)。采樣控制系統(tǒng)由采樣器、數(shù)字控制器、保持器和被控對象組成。采樣器通過等時間間隔（采樣周期）的采樣把連續(xù)的偏差信號轉(zhuǎn)換成離散信號,由數(shù)字控制器對它進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q,以滿足控制的需要。

這種作用與 連續(xù)控制系統(tǒng)的校正或控制裝置相似。最后通過保持器再將數(shù)字控制器輸出的離散控制信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)的控制信號去控制被控對象。

采樣的要求首先是在工程上提出來的。例如早年的落弓式調(diào)節(jié)器就是一種典型的采樣調(diào)節(jié)器，它實(shí)質(zhì)上是一種動圈式指示儀表，通過落弓的周期性下落而壓住儀表指針來接通調(diào)節(jié)器，使加于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號為離散的脈沖序列，而采樣周期即等于落弓下落的周期。

又如,雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)所接收和發(fā)射的信號均為脈沖序列,雷達(dá)的掃描操作實(shí)際上是把方位和仰角的連續(xù)信息轉(zhuǎn)換成采樣數(shù)據(jù)的一種采樣過程。在社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生物系統(tǒng)中，信息的收集也往往是以離散方式進(jìn)行的，因此這類系統(tǒng)的建模一般也采用離散方法。

現(xiàn)代在控制系統(tǒng)中采用數(shù)字計(jì)算機(jī)已形成普遍的趨勢，輸入計(jì)算機(jī)的信號必須具有離散的形式，而且在計(jì)算機(jī)內(nèi)還需進(jìn)一步把離散信號進(jìn)行量化即將其轉(zhuǎn)換成數(shù)碼形式。此外，連續(xù)控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真，系統(tǒng)的離散化也是必不可少的一個步驟。

①采樣過程：把連續(xù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖序列的過程稱采樣過程,簡稱采樣。

②采樣器：實(shí)現(xiàn)采樣的裝置,或采樣開關(guān)。

③保持器：將采樣信號轉(zhuǎn)化為連續(xù)信號的裝置(或元件)。

④信號復(fù)現(xiàn)過程:把脈沖序列--連續(xù)信號的過程。

具體定義: 指間斷地對系統(tǒng)中某些變量進(jìn)行測量和控制的系統(tǒng)。

根據(jù) 采樣裝置在系統(tǒng)中所處的位置不同，可以構(gòu)成各種采樣系統(tǒng)。例如：

采樣控制系統(tǒng)開環(huán)采樣系統(tǒng)

采樣器位于系統(tǒng)閉和回路之外，或系統(tǒng)本身不存在閉合回路。

采樣控制系統(tǒng)閉環(huán)采樣系統(tǒng)

采樣器位于系統(tǒng)閉合回路之內(nèi)。

常用誤差采樣控制的閉環(huán)采樣系統(tǒng)，如:r(t)、e(t)、y(t)為輸入誤差，輸出的連續(xù)信號，

S—采樣開關(guān)或采樣器，為實(shí)現(xiàn)采樣的裝置。

T—采樣周期。

e*(t)—是e(t)連續(xù)誤差信號經(jīng)過采樣開關(guān)后，獲得的一系列離散的誤差信號。

e*(t)作為脈沖控制器的輸入，經(jīng)控制器對信號進(jìn)行處理，在經(jīng)過保持器(或?yàn)V波器)恢復(fù)為連續(xù)信號。即將脈沖信號e*(t)復(fù)現(xiàn)為 階梯信號e(t)，當(dāng)采樣頻率足夠時e(t)接近于連續(xù)信號，從而去控制被控對象，對象輸出又反饋到輸入端進(jìn)行調(diào)節(jié)。

τ(或γ) 采樣保持時間。

采用系統(tǒng)中既有離散信號，又有連續(xù)信號。

采樣開關(guān)接通時刻，系統(tǒng)處于閉環(huán)工作狀態(tài)而在采樣開關(guān)斷開時刻系統(tǒng)處于開環(huán)工作狀態(tài)。

高精度、高可靠、有效抑制干擾、良好的通用性。

①數(shù)字式傳感器等數(shù)字元件同模擬元件相比具有較高的可靠性、穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

②受擾動的影響較少，無論在擾動還是在輸入的作用下采樣控制系統(tǒng)都能在有限的時間內(nèi)，即經(jīng)過幾個采樣周期結(jié)束動態(tài)過程而達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。

③實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律的精度較高，而且有較大的靈活性，數(shù)字控制器比模擬控制器更易于調(diào)整，只要修改程序就可以適應(yīng)設(shè)計(jì)上的更改。

等速采樣是為了從煙道中取得具有代表性的煙塵樣品，需要進(jìn)行等速采樣，即氣體進(jìn)入采樣嘴的速度V_n應(yīng)與采樣點(diǎn)的煙氣速度V_s相等，其相對誤差應(yīng)在-5%～ 10%以內(nèi)。采樣速度大于或小于采樣點(diǎn)的煙氣流速都將使采樣結(jié)果產(chǎn)生偏差。

當(dāng)采樣速度大于或小于采樣點(diǎn)的煙氣速度都將使采樣結(jié)果產(chǎn)生偏差，當(dāng)采樣速度Vn大于煙氣速度Vs時，處于采樣嘴邊線以外的部分氣流進(jìn)入采樣嘴，而其中的塵粒由于本身的慣性作用，不能改變方向隨氣流進(jìn)入采樣嘴，繼續(xù)沿著原來的方向前進(jìn)，使采取的樣品濃度低于采樣點(diǎn)的實(shí)際濃度。當(dāng)采樣速度Vn小于采樣點(diǎn)的煙氣速度Vs時，情況恰好相反，樣品濃度高于實(shí)際濃度。只有采樣速度Vn等于采樣點(diǎn)的速度Vs時，樣品濃度才與實(shí)際濃度相等。