ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА. ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Методы исследования систем цифрового управления

Системе цифрового управления присуще квантование по време­ни и по уровню. Квантование усложняет характер протекания дина­мических процессов и делает систему импульсной и нелинейной. Из-за отсутствия достаточно простых и эффективных методов исследования цифровых систем их в первом приближении рассмат­ривают как импульсные системы с последующим учетом влияния, оказываемого квантованием по уровню, в виде дополнительных шу­мов квантования или в виде дополнительных периодических режи­мов. Следует отметить, что специфические динамические особенно­сти импульсных систем проявляются только тогда, когда период дискретности Т соизмерим или превосходит основные постоянные времени системы, т. е. когда собственная частота колебаний систе­
мы соизмерима или больше частоты квантования. Увеличение час­тоты квантования (уменьшение периода дискретности) делает им­пульсную систему по своим динамическим свойствам квазинепре — рывной.

При сведении цифровых систем к импульсным наибольшее при­менение находят методы исследования, основанные на представле­нии математической модели системы в виде линейного разностного уравнения.

По аналогии с методами исследования непрерывных систем здесь используются операционные методы решения разностных уравнений (методы z-преобразования и дискретного преобразо­вания Лапласа), частотные методы, методы пространства состоя­ний [75, 35].

Учет нелинейных факторов, связанных с квантованием по уров­ню, ведется методом гармонической линеаризации [26] или методом фазового пространства.

При синтезе цифровых систем широкое применение находят раз­личные методы, основанные на понятии аналогового прототипа. Такой подход, несмотря на его определенную ограниченность, по­зволяет в наибольшей степени использовать опыт, накопленный при синтезе непрерывных систем и проводить тесные аналогии в иссле­дованиях цифровых и непрерывных систем.

Большое значение для анализа и синтеза систем цифрового управления самолетом отводится методам моделирования на уни­версальных цифровых вычислительных машинах и аналого-цифро­вых комплексах. Аналитическое исследование полной системы уп­равления самолетом с учетом переменности коэффициентов и не­линейности практически неосуществимо. Кроме того, математиче­ское или полунатурное моделирование позволяет варьировать такие параметры системы, задавать такие возмущения, с которыми затруднительно или вообще невозможно экспериментировать в ре­альных условиях из-за возможного несоблюдения условий безопас­ности полета. Особенно большую ценность имеют методы полуна — турного аналого-цифрового моделирования в реальном масштабе времени процессов директорного (полуавтоматического) цифрового управления при включении в замкнутый контур человека-опера — тора.

Естественно, что моделированию должны предшествовать ана­литические пли графоаналитические исследования, имеющие целью обосновать структуру системы, определить основные ее параметры и динамические свойства. Иными словами, эти исследования еще до моделирования должны дать ответ о целесообразности построе­ния системы по выбранной структуре, о виде и параметрах закона управления, обеспечивающего возможность получения требуемых качественных показателей.

Эффективность использования аналитических или графоанали­тических методов исследования во многом зависит от их трудоем­кости и обозримости получаемых результатов.

т