计算机控制：第二章-采样与数字信号

"计算机控制第二章推选PPT文档.ppt" 本资料主要涉及计算机控制领域的第二章内容，重点讲解了数字信号、采样过程、零阶保持以及采样信号的分析。以下是对这些概念的详细说明： 1. 数字信号与模拟信号 在计算机控制系统中，信号分为两种类型：模拟信号和数字信号。模拟信号是时间连续且幅值连续的，例如，反馈测量的信号f(t)。而数字信号则表现为时间离散和幅值离散，如计算机接收的信号f*(nT)。这两种信号之间的转换是计算机控制的基础。 2. 采样定义与采样过程 采样是将模拟信号转换为数字信号的关键步骤。它按照固定的时间间隔T进行，将连续的模拟量f(t)转化为一系列离散的采样值f*(t)或f(nt)。采样开关执行这一操作，采样时刻包括0、T、2T等，采样周期T定义了两个连续采样值之间的时间间隔。采样宽度是指整个采样过程持续的时间。采样信号在时间轴上呈现离散性，但在函数轴上仍保持连续性。 3. 零阶保持过程 零阶保持器（Zero-Order Hold, ZOH）是一种电路或算法，用于保持采样信号的每个瞬时值直到下一个采样时刻。输入信号f*(t)的每个采样点f(nT)被转换为一个宽度为T的方波，其幅值等于采样值f(nT)。ZOH使得数字信号在时间上看起来连续，但其实是以阶梯状变化。 4. 采样信号分析 对于采样信号f*(t)，我们需要关注两个关键问题：(a)它是否能完全反映连续信号f(t)的变化，(b)信息损失与采样周期的关系。由于f*(t)只提供了采样时刻的信号值，所以必须确保采样频率足够高，以避免失真（即奈奎斯特定理）。此外，采样周期T的选取直接影响到信号重构的质量和信息保留程度。 5. 采样过程的数学描述 采样过程可以用数学模型来描述，包括理想开关模型和理想脉冲信号调制器。理想的采样过程可以看作是模拟信号与理想的脉冲信号（δ函数）的卷积，这在数学上提供了采样信号f*(t)和原始信号f(t)之间的精确关系。 总结来说，计算机控制的第二章主要探讨了从模拟信号到数字信号的转换过程，尤其是采样和零阶保持的概念，这些是数字信号处理和计算机控制系统设计的基础。理解这些原理对于正确地设计和分析计算机控制系统至关重要。