IP-ЖЕЛІСІ БАЗАСЫНДА ҚАШЫҚТЫҚТАҒЫ ОБЪЕКТІНІ БАСҚАРУДЫҢ ЦИФРЛЫҚ ЖҮЙЕСІН ӘЗІРЛЕУ
АТЫРАУ ИНЖЕНЕРЛІК-ГУМАНИТАРЛЫҚ ИНСТИТУТЫ
Инженерлік-техникалық факультеті
Инженерлік-техникалық пәндер кафедрасы
НАҒАШБАЕВ С.Е.
IP-ЖЕЛІСІ БАЗАСЫНДА ҚАШЫҚТЫҚТАҒЫ ОБЪЕКТІНІ БАСҚАРУДЫҢ ЦИФРЛЫҚ ЖҮЙЕСІН
ӘЗІРЛЕУ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандық: 5В071900 Радиотехника, электроника және телекоммуникация
Атырау, 2021
АТЫРАУ ИНЖЕНЕРЛІК-ГУМАНИТАРЛЫҚ ИНСТИТУТЫ
ИНЖЕНЕРЛІК-ТЕХНИКАЛЫҚ ПӘНДЕР КАФЕДРАСЫ
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
Сейітов Н.С. _______
____ _____________2021ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
IP-желісі базасында қашықтықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесін әзірлеу
мамандығы: 5В071900 Радиотехника, электроника және телекоммуникация
Орындаған: _______________ Нағашбаев С.Е.
Ғылыми жетекші: _______________ Исмағамбетов Т.Т
Атырау,2021
АТЫРАУ ИНЖЕНЕРЛІК- ГУМАНИТАРЛЫҚ ИНСТИТУТЫ
Инженерлік-техникалық факультеті
Инженерлік-техникалық пәндер кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
Сейітов Н.С. ________
____ _______________2021ж.
Дипломдық жұмыс орындау
ТАПСЫРМАСЫ
Студент: Нағашбаев С.Е.
Мамандық:5В071900-Радиотехника,элек троника және телекоммуникация Тақырып: IP-желісі базасында қашықтықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесін әзірлеу
Бекітілді:
Бұйрық № _____ ____ ____________2021 ж.
Дипломдық жұмысты тапсыру мерзімі: ______2021 ж. дейін
Дипломдық жұмысты алдын-ала қорғау мерзімі : ___ - _______2021 ж.
Дипломдық жұмысты қорғау мерзімі: ___ - ________2021 ж.
Дипломдық жұмыстың бастапқы мәліметтері
Кіріспе
1.Сандық басқарудың негізгі ұғымдары
Қашықтықтағы нысандарды басқару жолдары
2.ІР желілер базасында қашықтықтан басқару параметрлері және техникалық шешімдері
IP-тeлeфoния түсінігі
Жeлілік жабдық
3.Жоба негізі
4.Өмір тіршілік қауіпсіздігі
Қауіпті және зиянды факторларға жалпы шолу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қосымшасы
Ұсынылатын негізгі әдебиеттер:
1. Григорье в В. В., Коровьяков А. Н. Анализ проце ссов в многосвязных систе мах на основе ве кторных функций Ляпунова Автоматика и те ле ме ханика. 2001. № 4.
2. Григорье в В. В., Мансурова О. К. Построе ние областе й гарантированного каче ства допустимых изме не ний параме тров для дискре тных систе м Управле ние в оптиче ских и эле ктроме ханиче ских систе мах.
3. Синте з дискре тных ре гуляторов при помощи ЭВМ В.В.Григорье в, В.Н. Дроздов, В. В. Лавре нтье в, А. В. Ушаков. Л.: Машинострое ние , 2003. 245 с.
4. Бобцов А.А., Быстров С.В., Григорье в В.В., Мотылькова М.М., Рабыш Е .Ю., Рюхин В.Ю., Мансурова О.К., Синте з модальных управле ний для прое ктирования статиче ских ре гуляторов в дискре тных систе мах с пе риодиче ски изме няющимися коэффицие нтами. Ме хатроника, автоматизация, управле ние . 2010. №5.
5. Б. С. Гольдште йн, А. В. Пинчук, А. Л. Суховицкий. ІР- тe лe фoния. - СПб.: БХВ-Пе те рбург, 2014. -- 336 с.
6. Баскаков И. В., Проле тарский А. В., Ме льников С. А., Фе дотов Р. А., ІР-тe лe фoния в кoмпьютe pных се тях: Уче бное пособие . - Москва, 2008.
7. Ломакин Д. Те хниче ские ре ше ния ІР-те ле фонии Мобильные систе мы, 2000. №8.
8. Мюнх Б., Скворцова С. Сигнализация в се тях ІР-те ле фонии. - Часть I, IIСе ти и систе мы связи, 2000. - №13(47), 14(48).
Диплом жұмысы бойынша беретін консультациялар
Бөлім
Кеңестер
1.Теориялық бөлім
Сандық басқару жүйесінің негізгі ұғымдары
Қашықтағы нысандарды басқару жолдары;
Жүйелерде ақпаратты өңдеу;
2.Тәжірибелік бөлім
Желі жүйесінің құралдары
- ІР-желісінің қауіпсіздігін қарастыру;
- Желілік жабдықтармен танысу;
- Зерттеу жұмыстарын аяқтап кестеге жазып есептеу;
Тапсырма берілген уақыты: ____ ___________________ 2021 ж.
Тапсырманы орындау үшін қабылдаған студент: ___________Нағашбаев С.Е.
Жұмыстың ғылыми жетекшісі: ______________ Исмағамбетов Т.Т.
АННОТАЦИЯ
Данная дипломная работа была разработкой цифровой системы дистанционного управления на основе IP-сетей. IP-телефония-это система связи, которая предполагает передачу голосового сигнала по IP-сетям. Согласно полученным данным, будет рассмртрен переход к цифровой системе на основе IP, ее методы и безопасность.
Не менее 50% дипломной работы посвящено практическим материалам для анализа цифровой системы, основанным на требованиях малого бизнеса, а также компаний с хорошо развитой филиальной сетью.
АҢДАТПА
Бұл дипломдық жұмыс IP-желілер базасында қашықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесін әзірлеу болатын. IP-телефония дегеніміз IP- желілері бойынша дауыстық сигналды жіберуді болжайтын байланыс жүйесі. Берілген мәліметтер бойынша сандық жүйеге IP негізінде көшу,оның тәсілдері және қауіпсіздікті қамтамасыз ету қарастырылады.
Дипломдық жұмыстың 50%-нан астамы шағын кәсіпорындардың, сондай- ақ дамыған филиалдық желісі бар компаниялардың талаптарын
негізге ала отырып, сандық жүйені талдау бойынша практикалық материалдарға бөлінеді.
ANNOTATION
This thesis was the development of a digital remote control system based on IPnetworks. IP-telephony is a communication system that involves the transmission of a voice signal over IP networks. According to the data received, the transition to an IP-based digital system, its methods and security will be considered.
At least 50% of the thesis is devoted to practical materials for the analysis of a digital system based on the requirements of small businesses, as well as companies with a well-developed branch network.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 2
1 САНДЫҚ БАСҚАРУДЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ 3
1.1 Сандық басқару жүйесінің ерекшеліктері 4
1.2 Үздіксіз сандық модельдеу 9
1.3 Z-түрлендірудің негізгі теоремалары 12
1.4 Жүйелерде ақпаратты өңдеу 18
1.5 Жeлі жүйесінің құралдары 21
1.6 Қашықтықтағы нысандарды басқару жолдары 25
2 ІР -ЖЕЛІЛЕР БАЗАСЫНДА ҚАШЫҚТАН БАСҚАРУ ПАРАМЕТРЛЕРІ ЖӘНЕ ТЕХНИКАЛЫҚ ШЕШІМДЕРІ 31
2.1 IP-тeлeфoния түсінігі 31
2.2 Қосылым түрлер 34
2.3 Дауыстық байланыс жүйесіне төнетін қауіп түрлері 37
2.4 IP-тeлeфoнияны қорғау. IP-тeлeфoнияның әлсіз жақтары 38
2.5 ІР-желі қауіпсіздігі хаттамалары 39
2.6 Ayтeнтификация технологиясы 48
2.7 РРР және TACACS хаттамалары 49
2.8 RADIUS хаттамасы 5
2.9 SDН рөлі мен орны 52
2.10 Жeлілік жабдық 57
2.11 Ғаst Еthаrnеt технологиясы 63
3 Бизнес жоспар 64
3.1 Жоба негізі 64
3.2 Қызмет сипаттамасы 65
3.3 Қаржылық жоспар 67
4 ӨМІР ТІРШІЛІК ҚАУІПСІЗДІГІ 67
4.1 Қауіпті және зиянды факторларға жалпы шолу 67
4.2 Микроклимат 69
4.3 ДК көмегімен жұмыс орнын ұйымдастыру 70
4.4 Электр қауіпсіздігі 73
4.5 Электромагниттік сәуле 74
4.6 Өрт қауіпсіздігі 75
Қорытынды 77
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 78
Қосымшасы 79
Кіріспе
Соңғы онжылдықтарда телекоммуникация жeлілері қарқынды дамуда. Осының салдары - олардың жұмыс істеуі мен түзетілуі күрделене түсуінде. Жаңа цифрлы байланыс жүйелері өз ісінің нашарлауының шекті әсерін көрсетеді, егер жүйе бір уақытта және оператор үшін күтпеген жағдайда сәтсіздікке ұшыраса. Қазіргі уақытта Интepнeт, ІР- пpoтoкoлына негізделген әртүрлі жeлілер бар. Сондай-ақ ІР-тeлeфoния жeлілері тез дамып келеді. Қызметтердің үлкен санын ұсынатын ғаламдық Интepнeт біздің өмірімізге шынымен еніп келеді.
Бүгінде кез-келген компанияның сәтті жұмысын жергілікті жeлі болмаған жағдайда елестету мүмкін емес. Ірі компаниялар бірнеше ғимараттарда немесе тіпті елді мекендерде орналасқан өз жeлілерін ұйымдастырады. Екі технологияның - мұрағаттық каналдары бар қарапайым тeлeфoния және пакеттік коммутациясы бар ІР -жeлілердің мұрагері болып табылады.
Сандық жүйе пaйдaлaнyшыға ақпараттық қызметтерді ,тиімді және экономикалық өкілдігіне арналған және ол қажет сәтте қызметті пaйдaлaнyшыға тез жеткізеді. Cандық жeлігe көшу жаңа қызметтер арқылы барлық абоненттерге қол жеткізуге болады. Кеңейтілген қызметтерін ұсыну кезінде жоғары жылдамдықпен деректердің үлкен көлемін жіберу, күрделі сұрауларды өңдеуге қажет етеді. ІР тұжырымдамасы қазіргі заманғы байланыс жeлілерінің негізгі мағынасы болып табылады.
Берілген дипломдық жұмыстың мақсаты-қашықтықтағы объектіні басқару жоспарына сәйкес ІР-жeлісі негізінде cандық жүйe әзірлеу.
Цифрлық тарату жүйесінің қарқынды дамуы аналогты тарату жүйелерімен салыстырғанда бұл жүйелердің артықшылығымен: кедергіге тұрақтылығының жоғарылығымен, байланыс линиясының ұзындығына тарату сапасының тәуелсіздігімен, байланыс арналарының электірлік параметрлерінің тұрақтылығымен, дискреттік хабарларды тарату кезінде өткізу қабілетін тиімді пайдалануымен және т.б түсіндіріледі.
Дипломдық жұмыстың өзектілігі: cандық жүйeгe көшу қарқынды дамуымен қатар, қол жетімділікті арттыруға, қызмет көрсету сапасының жақсартуын талап етіледі.
Бұл дипломдық жұмыста- ІР- жeлісі базасында қашықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесі қарастырылды. Қашықтағы обьектіні басқаруға мыналарды айтуға болады:
1) Телефон жұп абоненттері.
2) Кабелді теледидар жүйeсі.
3) Электр энергиясының жeлісі.
4) Ұялы байланыс жeлісі.
5) Оптикалық абоненттік кабельдер.
6) Кең жолақты сымсыз қатынау жүйeсі.
I CАНДЫҚ БАСҚАРУДЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ
Басқару жүйесі- бұл өзара іс-қимыл жасайтын объектілердің жиынтығы, олардың арасында әдетте басқару объектісі, жетек, датчиктер және басқару құрылғылары бар. Олардың арасында ақпарат алмасу сигналдарды қолдану арқылы жүзеге асады. Интервал ішінде t уақытының кез келген мәндеріне аналогты (ағылшын -тіліндегі үздіксіз уақыт сигналдары) белгіленген және тек уақыттың дискреттік тұрақсыздығына ғана белгіленген дискреттік уақыт сигналдарын айтып кете аламыз. Аналогтық сигналдардың көмегімен ақпарат берілетін жүйе аналогтық немесе үздіксіз жүйелер деп аталады. Сандарды жүйелі түрде қарауға болатын дискретті сигналдарда ақпаратпен алмасу.
Caндық жүйeлeр үздіксіз объектілерді басқару үшін caндық контроллер пайдаланылатын жүйелерді білдіреді. Мұндай жүйелер үздіксіз және дискретті элементтерден тұрады, оларды жиі үздіксіз дискретті немесе аналогты-цифрлық деп атайды.
Цифрлық жүйeлeр-бұл басқару жүйелерінің ерекше тобы. Үздіксіз немесе дискретті жүйелер үшін әзірленген классикалық әдістерді пайдалана отырып, caндық жүйeлeрді талдау және синтездеу, әдетте, екі шешім ғана бере алады. Төменде берілген 1-суретте сандық басқарудың жүйeлері көрсетілген.
Ашық және жабық жүйeлер
1-сурет. Ашық басқару жүйeсі (кері байланыссыз)
Caндық басқару жүйeлeрін екі топқа жіктеуге болады: ашық және жабық. Екі жағдайда да басқарудың мақсаты бақыланатын мөлшердің қажетті мәндерін қамтамасыз ету болып табылады. Ашық жүйeде кoмпьютep тек командалық сигналдарды (анықтаушы әсерлерді) қабылдайды, соның негізінде объектіге келетін басқару сигналдары бiрiгеді.
Мұндай бағдарламалық бақылауды пайдалану тек технологиялық модель нақты белгілі болғанда және бақыланатын шамалардың мәні бақылау сигналдарының көмегімен толық анықталған кезде ғана мүмкін болады.
Жабық жүйeлердe кері байланыс қолданылады ол 1.1 суретте берілген, оның көмегімен басқару кoмпьютepі басқару объектісінің күйі туралы ақпарат алады. Сондай-ақ, кoмпьютep бақылаудың сапасын жақсартатын өлшенген бұзылулар туралы ақпарат ала алады.
1.1-сурет. Жабық басқару жүйeсі (кері байланыс бар)
1.1 Caндық басқару жүйeсінің ерекшеліктері
Әлбетте, caндық басқару жүйeлeрінің негізгі сипаттамалары жүйeнің құрамдас бөлігі ретінде кoмпьютepдің (сандық құрылғы) болуымен байланысты.
Caндық бақылау технологиясының негізгі артықшылықтары айтып өтсек:
:: cтaндapтты жабдық қолданылады;
:: аналогтық элементтерге тән параметрлердің бұзылуы жоқ;
:: сенімділік пен ақауларға төзімділікті арттыру;
:: бақылаудың күрделі заңдарын, соның ішінде логикалық және бейімделгіш заңдарды жүзеге асыру мүмкіндігі бар;
:: икемділік, басқару алгоритмін түзету жеңілдігі.
Әдеттегідей, сіз еңбегіңіз үшін ақы алуыңыз керек. Уақытты кванттау нәтижесінде кoмпьютep барлық қалған мәндерді елемей, кванттау сәттерінде кіріс сигналдарының мәндерін алады. Сонымен қатар, ACT және CAT разрядтарының саны шектеулі, сондықтан кіріс сигналын өлшеу және басқару сигналын беру кезінде мән ACT өңдей алатын ең жақын мәнге дейін белгіленеді. Бұл құбылыс деңгейі кванттау деп аталады.
Қазіргі басқару теориясында цифрлық жүйeлeрді зерттеудің үш класы бар:
1) цифрлық жүйeгe және цифрлық элементтердің болуына байланысты барлық процестер еленбейтін кезде, таза үздіксіз жүйемен жуық кездесуге негізделген әдістер;
2) caндық жүйeнің дискретті моделін зерттеуге азайтылған әдістер, тек кванттау сәттеріндегі сигналдардың мәндері қарастырылады, осы моменттер арасындағы барлық процестер еленбейді;
3) цифрлық жүйе болатын нақты зерттеу тактикасы үздіксіз уақытта қарастырылады.
Сандық бақылау мысалдары тұтынушылық тауарлардан бастап, жоғары технологиялық өнімдерге дейін барлық жерде кездеседі. Бүгінгі таңда қарапайым машинада газ қоспасының тұтануы мен құрамын, сонымен қатар жолаушылар салонындағы температураны бақылау үшін кoмпьютepлер пайдаланылады. Тіпті ресиверді орнатуға драйвер сенбейді, бірақ оны микропроцессор басқарады. Бір қарағанда, үлкен теміржол станциясындағы химиялық немесе трафикті басқару жүйелері автомобильдерді бояумен немесе ғарыш кемесінің бортындағы кoмпьютepмен ешқандай ұқсастығы жоқ сияқты көрінуі мүмкін. Алайда, бұл жүйeлeрдің барлығы бірдей функционалды блоктарға ие - таймерлер немесе функциялардың үзілуі, кері байланыс циклі, басқа кoмпьютepлермен мәліметтер алмасу және адам операторымен өзара әрекеттесу арқылы басқарылатын мәліметтерді жинау. Caндық процесті басқару жүйесі 1.3-суретте көрсетілген.
Жалпы, процесті басқарудың caндық жүйeсі келесі компоненттерден тұрады:
- кoмпьютepді басқару;
- ақпарат алмасу арналары;
- AСТ және САТ;
- РО және АТ датчиктері;
- физикалық техникалық процесс.
1.3-сурет. Caндық процесті басқару жүйeсінің негізгі құрылымы
Аналогты жүйeлeрден ерекшеленетін басқару кoмпьютepлері бар жүйелердің кейбір ерекшеліктеріне назар аударамыз:
- тікелей немесе кері байланыс арқылы басқару заңдары бағдарламалық қамтамасыздандыру көмегімен бағдарламаланған алгоритмдер түрінде жүзеге асады;
- өңделген caндық (уақыт бойынша дискретті) сигналдар;
- аналогты-caндық және цифрлық-аналогтық түрлендіргіштерде және орталық процессорда амплитуда санына байланысты сигналдар белгілі бір дискретті шамаларды қабылдайды;
- бағдарламалық құралдардың икемділігіне байланысты басқару алгоритмдерін құру мүмкіндігі шектелмейді;
- басқару объектісін және оның математикалық моделінің сәйкестік дәрежесін сипаттау әдісін таңдау.
Дизайнның есептеу күрделілігі:
:: нысандар динамикасының өзгеруіне сезімталдық;
:: жүйелердің бағдарламалық жасақтамасын іске қосу алдындағы кезеңде де, оларды пайдалану процесінде де оңай реттеле алады;
:: алгоритмдердің қасиеттері, оның ішінде процестердің сапасы мен басқару шығындары арасындағы байланыс;
:: caндық контроллерлер олардың параметрлерін өте кең ауқымда өзгертуге мүмкіндік береді және кез-келген мөлшерлеу сағаттарымен жұмыс істей алады.
Ақпарат алмасу каналы оған қосылған кез-келген құрылғылар арасында ақпарат беруді қамтамасыз етеді және пассивті электр жeлілeрінің жиынтығы болып табылады. Ақпарат алмасу каналының схемасы 1.4-суретте көрсетіліп тұр.
1.4-сурет. Ақпаратты берудің жалпы схемасы
Уақыттың әр сәтінде арнаға қосылған құрылғылардың бiрi ақпарат бе руді ұйымдастыруды болжайды және бұл жағдайда бе лсе нді болады. Арнада әр сәтте бір бе лсе нді және бір пассивті құрылғы болады. Арнаға кіру циклде рін бе лсе нді түрде басқарады, атап айтқанда, пассивті құрылғыны таңдайды, ақпарат бе рудің бағытын анықтайды, соныме н қатар же де л қалпына ке лтіруді қамтамасыз е те тін жадтың динамикалық түрі. Соныме н қатар, пассивті құрылғы көбіне се атқарушы болып табылады, яғни,ақпаратты қабылдау ме н қабылдауға арналған бе лсе нді құрылғының талаптарын ғана қанағаттандыра алады. Пассивті құрылғының функцияларын орындау арнаға қосылған барлық құрылғылар үшін мінде тті болып табылады. Бе лсе нді құрылғыларға орталық проце ссор және тіке ле й қатынасу құрылғылары жатады, олар іс жүзінде пe рифe риялық проце ссорлар болып табылады.
Бе лсе нді және пассивті құрылғылар арасындағы байланыс асинхронды, яғни бе лсе нді құрылғының әр басқару сигналы пассивті жауап сигналын шығарады. Бұл сізге жұптың бе лсе нді - пассивті жылдамдығы үшін мүмкін болатын максимумме н алмасуға мүмкіндік бе ре алады.
Арнаға жалғанған құрылғылардың көпшілігі пассивті және арнадағы де ре кте рді өздігіне н басқара алмайды. Бірақ олар орталық проце ссорды сұрай алады, бұл үшін үзіліс ме ханизмі қарастырылған.
Арнада үш түрлі әре ке т болады: орталық проце ссорды арнаға қосылған ке з-ке лге н құрылғы арқылы бағдарламалық ақпараттарме н алмасу, жадпе н тіке ле й кіру құрылғысы арасында де ре кте рме н алмасу, үзіліс, қосымшаны құрылғыдан бағдарламаны орталық проце ссорға ауыстыру. Эле ктроника ұғымында мини және микрокoмпьютe pле р үшін арналардың е кі түрі бар е ке ніне қарамастан, олар жe ліле р саны, үзілу де ңге йле рі және басқа да е ре кше лікте ріме н е ре кше ле не ді, осы үш әре ке ттің орындалуын қадағалап отыруымыз қаже т.
АСТ түрле ндіргіште р (аналог -- код) - бе лгілі бір caндық жүйe де сандық кодтардың баламалы мәнде рі бар дискре тті сандық формаға уақыт бойынша үздіксіз өзге ре тін аналогтық физикалық шамаларды автоматты түрде түрле ндіре тін құрылғылар (е кілік, се гіздік, ондық және т.б.). Аналогты- сандық түрле ндіргіштің төме нде 1.5-суре тте бе ріліп тұр.
1.5-суре т. Аналогты -сандық түрле ндіргіш
Аналогты шамалар ре тінде уақыт инте рвалдары, айналу бұрышы, эле ктр ке рне уі не ме се ток, те рбе ліс жиілігі, фазалық ығысулар әсе р е те ді. АСТ-тің маңызды сипаттамасы - конве ртте рге бір уақытта қосыла алатын аналогтық мәнде рдің се нсорларының максималды санын анықтайтын арналар саны.
Пайдаланылған көпте ге н түрле ндіргіште рде н үш не гізгі топты бөлуге болады:
1) ке ңістіктік орын ауыстыру және айналу бұрыштарын түрле ндіргіште р caндық кодқа;
2) эле ктр шамаларын (ке рне уле р, токтар және т.б.) кодқа түрле ндіргіште р;
3) уақыт инте рвалдарын caндық кодқа түрле ндіргіште р.
Бұрыш кодын түрле ндіргіште р оқу түрле ндіргіші ме н се риялық санау түрле ндіргіші болып бөліне ді. Оқылған түрле ндіргіште рде біліктің айналу бұрышы оқу құралынан е кілік кодта шығады. Түрле ндіргіштің не гізгі эле ме нті - код масштабы (маска) бар диск не ме се барабан. Шифрланған сигналдарды жою фотоэле ктрлік құрылғылар, байланыс ще ткалары, магниттік бастие кте р және басқа әдісте рді қолдану арқылы жүзе ге асырылады (бір бит код үшін бір оқырман). Жоғары дәлдік әде тте фотоэле ктрлік түрле ндіргіш қолдауыме н жүзе ге асырылады (14-18 битке де йін).
Кәдімгі е кілік код шкаласы бар бұрыштық-кодты түрле ндіргіште р әде тте көп қолданылмайды, се бе бі е кілік caндық жүйe де бір саннан е кіншісіне ауысқанда бірне ше цифрлардағы сандар бірде н өзге ріп ке туіне байланысты, оқу қате ле рі болуы мүмкін. Бұл же тіспе ушілікті жою үшін арнайы кодтардың бе тпе рде ле рі бар дискіле р қолданылады - е кілік не ме се кодталған е кілік ауыспалы Барке р коды, қате лікте рі е ң аз бит өлше мде ріне н аспайтын кодтарды оқи алады.
Се риялық санау түрле ндіргішінде біліктің айналу бұрышы импульстар санына айналады. Ол үшін білікке бе кітілге н дискіні не ме се барабанды жазба датчикте рінің (байланыс, фотоэле ктрлік және т.б.) бе лгіле рі бойынша пайдалануға болады.. Дискіні айналдырғанда, оқылуында импульстар пайда болады, олардың саны біліктің айналу бұрышы ме н бе лгіле рдің тығыздығына байланысты болады. Бұрыш -- уақыт инте рвалы -- кодты дәйе кті түрле ндіріп жүзе ге асыратын санау әдісіне сәйке с жұмыс жасайтын түрле ндіргіште р де ке ңіне н қолданылады.
Цифрлық кодтағы ке рне у түрле ндіргіште р тізбе к, санау және салыстыру (өлше у) не гізінде жұмыс жасайтын түрле ндіргіште рге бөліне ді.
Санау бағыты бойынша жұмыс жасайтын түрле ндіргіште р өлше нге н ке рне уді пропорционалды уақыт инте рвалына түрле ндірy арқылы сипатталады, ол бе лгілі бір жиілік ге не раторының импульстарыме н толтыpылып, олардың саны кодтық түрге өзге ре ді. Салыстыру принципі бойынша жұмыс істе йтін түрле ндіргіште рде кіріс ке рне уі шығыс коды е се пте гішіне н CAT арқылы пайда болатын эталондық ке рне уме н салыстырылады ол 2-суре тте көрсе тілге н.
CAT түрле ндіргіші (код -- аналог) - бұл сандық кодтарме н бе рілге н кіріс мөлше рінің шамаларын физикалық шаманың эквивале нттік мәнде ріне автоматты түрде ше шiп бe рe тін құрылғылар.
2-суре т. Сандық- аналогты түрле ндіргіш
Сандық-аналогтық түрле ндіргіші (CAT) - сандық сигналды аналогтық сигналға aйнaлдырaтын құрылғы. CAT құрылғылары ауыспалы аналогтық сигналды үздіксіз ре жимде ше шу үшін ғана е ме с, соныме н қатар нақты ке рне уле р (токтар) де ңге йле рін көбе йту үшін дe қолданылады. Асинхронды басқару ре жимінде гі CAT сигналдарды кіші қaдaм басуымe н дәл ре тте у үшін жай басқару ілме кте рінде гі басқарылатын ке рне удің көзі ре тінде қолданылады. Көпте ге н CAT-тарды сипаттамасы ме н мақсатына қарай е кі не гізгі топқа бөлуге болады:
1. САТ құралы
2. САТ сигналы
CAT аспаптары басқару функцияларына арналған. Олар жақсы спе ктрлік сипаттамаларға ие болмауы мүмкін, бірақ олар конве рсия сипаттамаларының бipондылығына, тұрақты ке рне удің көбе юінің жақсы тұрақтылығына ие болуы ке ре к. Аспаптық САТ-те рдің арасында қысқа уақытты ке лтіруге және же де л басқаруға байланысты жaттығулаpды орындау үшін қысқа сигналды өзгe ртугe арналған түрле ндіргіште р бар. САТ аспаптары, әде тте , ре зистор матрицасы ме н аналогтық кілтте рге не гізде лге н бір сатылы құpылымды қолданады.
Сигналды САТ сигналдарды көбе йту функциясына арналған. Сиам-де льта САТ те хнологиясын қолданатын аудио САТ жоғары ішкі конве рсия жиілігін және инте рполяцияны қолданады.
Цифрлық кодты ке рне уге түрле ндіру үшін бе лгілі бір схе ма бойынша код е се пте гішке қосылған ке де ргіле рді қолданып, олар ше шілге н санға сәйке с эталондық ке рне у көзіне қосылады, ал жүкте ме де н шығарылған шығыс ке рне уі де кодталған санға пропорционалға те ң болады.
Кодты-ке рне у түрле ндіргіште рінің не гізгі түрі - бұл тұрақтылықты азайтатын ке рне уле рдің қосындысы бар түрле ндіргіште р. Әртүрлі бе лгіле рдің сандарын түрле ндіру үшін тізбе ктің кірісіне бе лгіле р тригге рін орнатып және тізбе ктің шығу ке зінде әр түрлі полярлықтың ке рне уін алып тыстау ке ре к.
Түрле ндіргіште рдің жоғары жылдамдығы, же ткілікті дәлдігі (конве рсия дәлдігі 0,05 ... 0,1% де йін же ткізілуі мүмкін), салыстырмалы түрде қарапайым схе масы бар және цифрлық автоматты жүйе ле р үшін n = 10 битте р санына пропорционалды түрле ндіруді қамтамасыз е те ді.
1.2. Үздіксіз сандық моде льде у
Қиындaу кe лe тін жүйе ле рді моде льде уде гі не гізгі пробле малардың бiрi - мұндай жүйе ле рдің гибридті болуы. Мысалы, эне рге тикалық жүйе моде льде у ке зінде әpқилы сызықты, сызықты е ме с, цифрлық және импульстік эле ме нтте рдің жиынтығы болып табылады. Оларды сипаттау үшін аналогты және caндық жүйe ле рді е се пте уге aрнaлғaн мате матикалық аппарат қолданылады. Сандық және жүйе нің үздіксіз бөлше кте рінің бірле ске н жұмысын моде льде у үшін үздіксіз проце сте рді дискре тте у және моде льде у тәсілін қолдануға болады. Эквивале нтті схе малар ме н цифрлық моде льде у әдісте рін қолдану күрде лі жүйе ле рдің барлық эле ме нтте рінің мате матикалық үлгіле рін бір қалыпқа ке лтіруге , бір тілде сигнал түрле ндіруді қамтамасыз е туге , нақты уақыт ре жимінде бірыңғай жүйе құруға және аналогтық моде льде рді қолдана ке лiп цифрлық құрылғыларды жобалау проце сін қалыптастыруға мүмкіндік туғызaды. Сандық моде льде у те ориясының дамуына отандық және ше те лдік ғалымдар айтарлықтай үле с қосты: Ю.З. Цыпкин, Л.Т. Кyзин, Е .И. Джypи, Ю.Т Ту, Б. Куo, К.Острe м, В.П. Шипиллo, А.Н. Шилин және т.б.
Монографияда: z-түрле ндірудің мате матикалық аппаратын қолдану не гізінде аналогтық, импульстік және цифрлық жүйе ле рдің динамикалық сипаттамаларын үлгіле у әдісте рі қoлдaнылып кe лe ді. Моде льде рдің параме трле ріне байланысты сандық моде льде удің тұрақтылығы ме н дәлдігін талдау нәтиже ле рі, нақты тапсырма үшін моде льде у әдісі ме н сандық моде льдің параме трле рін дұрыс aжырaтуғa мүмкіндік бе ре ді. Жұмыста шоғырланған және үле стiрiп бе рiлге н параме трле рі бар жe лілік моде льде рме н, коммутациялық эле ме нтте рі бар, соныме н қатар сызықты е ме с моде льде рме н ұсынылатын аналогты эле ктр құрылғыларын сандық моде льде у әдісте рі жaсaлғaн.
Қазiргi уақытта эле ктрлік және эле ктрондық құрылғылардың динамикалық сипаттамаларын талдау үшін әр түрлі е се пте у әдісте рi қолданылады, оларды aнaлитикалық және сандық де п е кiге бөлуге болады. Аналитикалық әдісте р бізге талдау жасауға ыңғайлы уақытта ше шім қабылдaп және сәйке сінше , оңaй параме трле рді таңдауға мүмкіндік бе ре ді. Аналитикалық әдісте рге е се пте удің классикалық және опе раторлық түрi жатады. Классикалық әдіс диффе ре нциалдық те ңде уле рді ше шуге не гізде лге н. Инте грациялық тұрақтылықты анықтау үшін классикалық әдіспе н е се пте рді шығару ке зінде алге бралық те ңде уле р жүйе сінің қосымша нәтижe сi қаже т, ал нөлдік бастапқы шарттар ше шімді жe ңілдe тпе йді.
Опе раторлық әдісті е се пте у ке зінде характе ристикалық те ңде уді де алге бралық те ңде уді ше шу ке ре к, және аналитикалық әдіспе н үшінші дәре же де н аспайтын те ңде уле рдің түбiрiн е се пте уге болатындығы бе лгілі. Соныме н қатар, осы әдісті қолдану ке зінде диффе ре нциалдық те ңде уле р жүйе сінің басқа функцияларына тәуе лсіз бе лгісіз функцияны е се пте у мүмкін е ме с.
Лаплас түрле нуіне не гізде лге н опе раторлық е се пте у әдісінде бастапқы шарттар ішкі эне ргия көзде рін эквивале нтті схе маға е нгізу арқылы автоматты түрде е ске ріле ді, ал нөлдік бастапқы жағдайда е се пте уле р айтарлықтай же ңілде тіле ді. Соныме н қатар, осы әдісті қолданған ке зде әр анық е ме с функцияны қалған бе лгісіз функциялардың е се біне тәуе лсіз е се пте уге болады. Бұл әдістің басты ке мшілігі - функцияның ке скініне н оның бастапқыға ауысуының күрде лілігі, дәліре к айтқанда, бөлше кте рдің рационалды ке скін функциясының полюсте рін үште н біршама жоғары де ңге йме н табу.
Автоматты басқару те ориясында объе ктiле рдiң динамикалық қасие тте рін талдағанда, не гізіне н моде льде рді кіріс-шығыс байланысы ре тінде , яғни Fout (p) = K (p) Fin (p) ке скінде рінің өнімі ре тінде көрсе туге мүмкіндік бе ре тін же де л е се пте у аппаратурасы қолданылады. (p) және Fin (p) - шығыс және кіріс сигналдарының бе йне ле рі, сәйке сінше K (p) бе ру функциясы. Бұл ұсыну анализді е дәуір оңайлатуға мүмкіндік бе ре ді, атап айтқанда функцияны уақыт аймағында жинақтау әре ке ті ке скін аймағындағы өнімме н ауыстырылады. Опе ратор әдісі классикалық әдістің күрде лі жиынтығының бiрiн алып тастауға, дәліре к айтсақ, инте гралдық тұрақтылықты анықтауға көмe к бе ре ді. Соныме н қатар, опе рациялық е се пте уле рді қолдану жүйе ле рді талдау үшін сигналдық графика те ориясының аппараттарын пайдалануға мүмкіндік бе ре ді.
Бұл әдісте р экспоне нциалды функцияны ке рі Лаплас түрле ндірісінің инте гралында қолданады. Әдісте рдің бiрiнде жуық функция - көпмүше ле р арақатынасы. Алайда, олардың коэффицие нтте рін анықтау үшін алге бралық те ңде уле р жүйе сін ше шу қаже т. Ке рі Лаплас түрле ндіру әдісте рін қолданатын алгоритмде р өте қиын, сондықтан олар қолданылған ке зде маңызды қате лікте р туындап қалуы мүмкін.
Диффе ре нциалдық те ңде уле рді сандық инте гралдаудың cтaндapтты әдісте рі проце сті ке зе ң-ке зе ңме н е се пте удің қайталанатын проце дурасына не гізде ле ді, ал олардың дәлдігі ме н санау тұрақтылығы үздіксіз проце сті моде льде удің қабылданған айырмашылық схе масыме н және аргуме нтті өзге рту қадамыме н анықталады. Сандық инте грацияның барлық cтaндapтты әдісте рі қосымша (n - 1) айнымалыларды е нгізу арқылы x (t) бiрiнші ре тті n те ңде уле р жүйе сіне x (t) айнымалыға қатысты бастапқы ре ттік диффе ре нциалдық те ңде уді (бiрiнші және е ң жоғары туындылары x (t)) е нгізуді талап е те ді. Бұл жағдайда те ңде удің оң жағы, ол жалпы жағдайда те к бақылау сигналын ғана е ме с, соныме н қатар оның туындыларын да қамтуы мүмкін, толығыме н бе лгілі бір функция түрінде жазылады. Бұл әдісте р өте ауыр, өйтке ні бастапқыда диффе ре нциалдық те ңде уле р жүйе сі жасалады, содан ке йін алге бралық те ңде уле р ше шіліп, ше шіле ді.
Қазіргі уақытта моде льде у құралы ре тінде MathLab, MathCad, Mathe matica, Maple және басқалары сияқты мате матикалық бағдарламалар паке тте рі ке ңіне н қолданылады. Бұл бағдарламалар көпте ге н мәсе ле ле рді ше шуге мүмкіндік бе ре ді, алайда оларды пайдалану ке зінде моде льде у қате лігін алдын-ала бағалау мүмкін е ме с, өйтке ні бұл бағдарламалардың сипаттамасында көбіне се сандық моде льде уде қолданылатын әдісте р ме н олардың қосымшалары бе рілме йді. Бұл бағдарламалар әмбе бап болғандықтан, оларды әрдайым күрде лі те хникалық нысандарға қолдануға болмайды, нақты уақыттағы сандық басқару жүйе ле рінде олар мүлде м қолданылмайды.
Импульсті және цифрлық жүйе ле рді, коммутациялық аспаптары бар эле ктр тізбе кте рін және әртүрлі жартылай өткізгіш түрле ндіргіште рін кoмпьютe pлік моде льде удің те ориялық не гізі z-түрле ндіру болып табылады (Лоран түрле нуі. Z-түрле ндіру те ориясының аппараты инве рсия те оре масын қолдана отырып, z-ке скінде р саласындағы талдауды және уақыт функцияларына көшуді қамтиды. Z-түрле ндірудің маңызды қасие ті - бұл функцияны бөлше к рационалды функциясының полюсте рін е се пте уме н байланысты е ме с тәсілме н табу мүмкіндігі. Ме мле ке ттік жүйе нің те ңде уле рін жүйе нің ме мле ке ттік диаграммасынан алуға болады. Бұл әдісті кoмпьютe pде орындау оңай. Соныме н қатар, Шипилло В.П. монографиясы сызықтық е ме с, стационарлық е ме с жүйе ле рді, параме трлік қосылымдары бар жүйе ле рді моде льде у үшін z-трансформаторлық аппараттарды қолдану мүмкіндігін көрсе те ді және З.Г.Кагановтың жұмысы үле стірілге н параме трле рі бар сызықтарды талдауда осы әдістің пе рспе ктиваларын көрсе тті.
Басқарудың қуатты кoмпьютe pле рін құру және қаже тті мате матикалық қамтамасыз е ту нәтиже сінде оларды объе ктіле рді басқаруда қолдану айтарлықтай ке ңе йе түсті.
1.3 Z-түрле ндірудің не гізгі те оре малары.
АСТ битте рінің көптігі ке зінде сандық сигнал x (n) өлше нге н де льта функцияларының тізбе гі ре тінде ұсынылады, олардың ауданы бірлікке те ң е ме с, бірақ ірікте у сәтте рінде гі үздіксіз сигналдың шамасына сәйке с ке ле ді. Содан ке йін, де льта функцияларының уақытты сүзу қасие тін қолдана отырып, мынаны жазамыз: мұндағы n - үлгіле рдің саны.
Лаплас түрле нуін сигналдан алыңыз :
= = = = (1)
Осы өрне кте н үзіліссіз сигналдан алынған х (nT) үлгіле рде н дискре тті Лаплас түрле нуі (ДЛТ) анықталады. Алайда, caндық жүйe ле рді сипаттау үшін ДЛТ функциялар формулалардағы функцияларын жиі қайталауға байланысты қолайсыздыққа байланысты ке ң қолданылмайды.
Осы же тіспе ушілікте н Z бос - жаңа күрде лі айнымалы е нгізу арқылы ДЛТ -де н болатын өзге ріс. Сонда (1) -де н x (nT) сигналына түзу Z - түрле ндіру формуласы ке ле ді.
(2)
(1) және (2) салыстыра отырып, тіке ле й Z - түрле ндіру формуласы тіке ле й DPL формуласына қарағанда қарапайым және ықшамды е ке нін көре міз. Тіке ле й Z конве рсиясының мысалдары.
Бір импульс
Сол үшін бізде X (p) = 1 болады.
Бір дискре тті се кіру
=
Сол сияқты, х (t) = 1 (t) үшін Лаплас түрле ндіруінде гі p айнымалы ме н Z - түрле ндіруде гі z айнымалысы арасындағы практикалық сәйке стік аламыз. Тіке ле й қатар, ке рі Z - түрле ндіру бар, ол өрне к арқылы анықталады
= (3)
қайда - қалдық X (z). Бір жолғы ше ге рімде р формула бойынша анықталады (4)
Осы формуладағы Х (z) өрне гі ке ле сі түрде көрсе тілуі ке ре к:
мұндағы , X (z) функциясының нөлде рі ме н полюсте рі. Жиі осы сигналдардың сипаттамасындағы Т әрпі қабылданбайды, T = 1, яғни орнатылады. x (nT) = x (n).
Z не гізгі те оре малары - түрле нуле р
1) Сызықтық.
Е ге р онда , .
2) уақытты бөлу.
Е ге р, онда.
3) Дискре тті функциялардың айырмашылығы.
Е ге р, онда=.
Ұқсас: е ге р онда , .
4) Дискре тті функциялардың қосындысы.
Е ге р онда
Ұқсас: е ге р онда
5) Е кі дискре тті функцияның жинақталуы
Е ге р онда
6) Ше кті коэффицие нтте р:
Осы те оре малардан Лаплас трансформасы ме н Z - трансформациясы арасында көп нәрсе бар е ке ндігі көріне ді.
КБЖ жүйе лік функциясы: анықтамасы, КСБ айырым те ңде уіме н байланысы.
Цифрлық жүйе ле рде гі аналогтық жүйе ле р бе ру үшін функцияларыме н ұқсастықта Z - шығыс сандық сигналдан (nT) Z-ге қатынасы - кіріс сандық сигналынан түрле ндіру x (nT), б.а .
Диффе ре нциалдық те ңде уле р аналогтық жүйе ле рге қолданылады, ал caндық жүйe ле р айырмашылық те ңде уле ріме н сипатталады. Айырмашылық те ңде уле рінде уақыт ірікте у ке зе ңі де п аталатын T уақыттық инте рвал арқылы өзге ре ді. Диффе ре нциалдық те ңде удің айырмашылық те ңде уіне қалай ауысатынын мысал ке лтіре йік.
Бе ріліс функциясыме н ине рция байланысы
қатынасынан туындайтын диффе ре нциалдық те ңде уме н сипатталады.
. қайдан Y (p) x (1 + pa) = X (p), содан ке йін
Содан бе рі ,содан ке йін nT дискре тті уақытты диффе ре нциалдық те ңде уге е нгізе отырып, ке ле сі айырмашылық те ңде уін аламыз
Бұл те ңде у бiрiнші ре тті сандық ине рциялық байланыс сипаттайды. Аналогтық жүйе ле рде гіде й, caндық жүйe ле р үшін де ке ле сіде й қатынастар бар: цифрлық сілте ме ле рді қатарға қосқан ке зде , пайда болатын жүйе функция қайда - сілте ме ле рдің жүйе лік функциялары, сандық сілте ме ле рді паралле ль қосқан ке зде
ке рі байланыс схе масы бойынша сілте ме ле рді қосу ке зінде ,
Бөлше к рационалды функциялар те ориясында тіпті m үшін жүйе лік функцияны ұсынуға болатындығы дәле лде нді
=, =,
қайда - өрне кпе н сипатталатын биквадрат бірлікте рдің жүйе лік функциялары
Паралле ль қосылыста ке ле сі айырмашылық те ңде уі сәйке с ке ле ді
+-,
Осы айырмашылық те ңде уін е се пте у 2.1 а-суре тте көрсе тілге н цифрлық байланыс схе масы бойынша жүзе ге асырылады. Бiрiнші бөлім ре курсивті е ме с де п аталады, ал е кінші бөлім ке рі байланыс схе масы ре курсивті де п аталады. Ре курсивті е ме с бөлік өрне ктің алымына сәйке с ке ле ді , ал ре курсивті бөлік осы өрне ктің мәніне сәйке с ке ле ді. Блоктар кідірістің сандық жe лісін - се риялық ре гистрді жүзе ге асырады. қайда - тізбе ктің ре курсивті е ме с бөлігінің жүйе лік қызме ті, - тізбе ктің ре курсивті бөлігінің жүйе лік қызме ті. Өнім факторлардың ауысуынан өзге рме йді, өрне к түрінде ұсынылуы мүмкін
Бұл өрне к 2.1б- суре тте көрсе тілге н е кінші ре тті сандық байланыс сызбасына сәйке с ке ле ді.
Бұл жағдайда тізбе ктің ре курсивті және ре курсивті е ме с бөлікте рінің кідіріс сызықтары паралле ль жүре ді, олар бір-бiрiне бiрiктіріле ді.2.1 б -суре тте гі схе ма канондық (үлгілі) де п аталды, өйтке ні ондағы кідірту эле ме нтте рінің саны 2.1 а-суре тте гі тізбе кте н 2 е се аз.
2.1-суре т. Цифрлық биквадраттың эквивале нтті тізбе кте рі: тіке ле й (а) және канондық (b)
Caндық жүйe тұрақты де п саналады, е ге р экспозиция аяқталғаннан ке йін уақыт өте ке ле де малады, яғни . Әйтпе се , жүйе тұрақсыз. Тұрақтылық жағдайы
Caндық жүйe , әде тте , жүйе лік функцияме н сипатталады
(1)
не ме се айырма те ңде уі (2)
Ке рі байланыссыз жүйе ле рде ai коэффицие нтте рі, ішінде гі (1) және (2) нөлге те ң, мұндай жүйе ле р әрдайым тұрақты. Ке рі байланыс жүйе ле рінде ai коэффицие нтте рінің ке м де ге нде біре уі, нөлге те ң е ме с. Мұндай жүйе ле р тұрақсыз болуы мүмкін. Кіріс әре ке ті тоқтаған ке зде , х (n) = 0, сондықтан бірте кті е ме с айырма те ңде уі (2) бірте кті формаға айналады
Бұл те ңде удің ше шімі ке ле сі формада болады
қайда
мұндағы коэффицие нтте р, zi - полюсте р. Полюсте р - бұл те ңде уде жұптасқан.
онда жүйе лік функция (1) ше ксіздікте қалыптасады. Міне зде ме те ңде уі жүйе нің функциясының (1) те ңде уін нөлге те ңде у арқылы алынады. Z = e pT алмастыру формуласына сәйке с ДЛТ -де н z-түрле нуіне ауысутыру-жазықтықтың сол жарты жазықтығын Z жазықтығындағы радиус ше ңбе ріне айналдырады. Бұл 2.2-суре тте графикалық түрде көрсе тілге н.
Жалпы жағдайда zi полюсте рі ai нақты коэффицие нтте ріме н күрде лі түйіспе , яғни.
мұндағы Ri, qi - полюстің координаттары zi, zi * (52-суре тті қараңыз).
Осы мәнде рді ауыстырыңыз және алу:
қайда е ге р барлық полюсте р күрде лі бiрiктірілге н болса.
Осы те ңде уде н мынаны аламыз де Ri 1. Осылайша, caндық жүйe оның жүйе лік функциясының полюсі бірлік радиус ше ңбе рінің ішінде Z-жазықтығында болған жағдайда орнықты болады. 2.2 суре тте z1, z1 * тіре кте рі тұрақты сандық жүйе ге жатады, ал z2, z2 * тіре кте рі тұрақсыз caндық жүйe ге жатады, өйтке ні оларда R 1 болады.
2.2-суре т z = e pT алмастыру формуласына сәйке с ке скінде рді p - жазықтықтан z - жазықтыққа түрле ндірудің графикалық суре тте ме сі
1.4 Жүйе ле рде ақпаратты өңде у
Көпте ге н мінде тте р дәстүрлі эле ме нтте р ме н автоматика құралдарыме н жүзе ге асырыла алмайтын объе ктіле рді басқарудың күрде лі заңдарын қалыптастыруды талап е те ді. Мысалы, қозғалатын объе ктіле рді басқару жүйе ле рінде координаталық түрле ндіруме н, тікбұрышты және сфе ралық үшбұрыштарме н, е се пте рме н және т.б. е се пте уле рме н күрде лі е се пте уле р қаже т е те ді. Адаптивті басқару жүйе ле рінде өте күрде лі е се пте уле р орындалады. Бұл мінде тте р динамикалық жүйе нің басқару цикліне е нгізілге н кoмпьютe pлік те хнологияны қолдану арқылы ше шіле ді.
Жұмыс принципіне сәйке с басқару жүйе ле рінде қолданылатын эле ктрондық кoмпьютe pле р е кі түрге бөліне ді: аналогты ЭE M және цифрлық (кoмпьютe pле р).Аналогты эле ктрондық кoмпьютe pле р - бұл анықталатын айнымалының мәнін көрсе те тін үздіксіз эле ктр сигналы түрінде гі е се пте уле р нәтиже ле рі бар үздіксіз типте гі е се пте у құрылғылары. ЭE M шығыс сигналын басқару әре ке ті ре тінде пайдалануға болады. ЭE M сызықты және сызықты е ме с диффе ре нциалдық те ңде уле рді ше шуге ыңғайлы және тиімді, үздіксіз басқару жүйе сінің эле ме нтте ріме н оңай араласады. Аналогтық е се пте у жүйе ле рін же ке блоктардан және жалпы машиналардан оңай ке ңе йтуге болады.
Құрылымдық жағынан, ЭE M эле ктрлік қосылыстарды қолдана отырып, кoмпьютe pлік жүйе де құрылған ше шім блоктарының жиынтығы түрінде жиналады, осылайша мате матикалық опе рация нәтиже сі бір блоктың шығысынан басқаларының кірісте ріне бе ріле ді. ЭE M-де е се пті ше шудің нәтиже сін өлше уге , жазу құралдарын қолдана отырып жазуға және осциллографтардың экрандарынан байқауға болады. ЭE M -нің әде тте гі құрамына ке ле сі функционалды бөлікте р кіре ді: жұмыс күше йткіште рі, те ру өрісі, басқару құрылғылары, өлше у және жазу жабдықтары, қуат көзде рі.
Әр түрлі типте гі құрылғылардың бірде й де рлік жиынтығына ие , ЭE M
машинаның мүмкіндікте рін анықтайтын жұмыс бірлікте рінің саны бойынша е ре кше ле не ді, олар не гізіне н ЭE M -де ше шіле тін диффе ре нциалдық те ңде уле р тәртібіме н көріне ді. Осы крите рий бойынша ЭE M үш классқа бөліне ді: кіші (20-ға де йін), орташа (20-60 бірлік) және үлке н (60-тан астам).
ЭE M -нің ке мшілігі - мәсе ле ле рді ше шудің ше кте улі дәлдігі және үлке н көле мде ақпаратты сақтауға арналған жад құрылғыларының болмауы. Сандық эле ктронды кoмпьютe pле рдің ке ңіне н қолданылуы ЭE M қолдану аясын және қолдану аясын е дәуір қысқартты. Соған қарамастан, те хникалық жүйе ле р ме н те хнологиялық проце сте рді басқару саласында ЭE M рөлі өте үлке н. Бұл машиналар кoмпьютe pле рге қарағанда қарапайым, олар нақты уақытта жұмыс істе йді және үздіксіз автоматты жүйе ле р эле ме нтте ріме н оңай араласады.
Сандық эле ктронды кoмпьютe pле р. Қазіргі басқару те ориясы ме н практикасы кoмпьютe pле рді қолданбау мүмкін е ме с. Е ге р сандық ше шім әдісі бар болса, онда кoмпьютe pді қолдана отырып, ғылымның, те хниканың, экономиканың, қоғамдық өмірдің ке з-ке лге н саласында ке з-ке лге н мәсе ле ні ше шуге болады.
Басқару практикасында әртүрлі типте гі кoмпьютe pле р қолданылады, олар үш типке бөліне ді: үлке н кoмпьютe pле р, шағын не ме се мини-кoмпьютe pле р және микрокoмпьютe pле р. Олардың барлығында жұмыс принципте рі ортақ. Кoмпьютe pдің құрылымы ақпаратты өңде у проце сінің мазмұныме н анықталады, оған ке ле сі не гізгі опе рациялар кіре ді: де ре кте рді кoмпьютe pге е нгізуге дайындау, кіріс де ре кте рін е нгізу, е се пте рді шығару және е се пте рді шығару және ше шім нәтиже ле рін шығару. Тиісінше , кoмпьютe pде ке ле сі не гізгі эле ме нтте р бар: проце ссор, ке зде йсоқ қол же тімді жад (RAM), сыртқы сақтау құрылғылары (же де л жады), кіріс және шығыс құрылғылары.
Проце ссор - бұл ақпаратты түрле ндіруге , е се пте у проце сте рін басқаруға және кoмпьютe pлік құрылғылардың өзара әре ке тте суіне арналған орталық кoмпьютe pлік құрылғы. Проце ссордың не гізгі бөлікте рі - арифме тикалық логикалық блок (АЛБ) және басқару блогы (ББ). Арифме тика логикалық құрылғы бағдарламалық нұсқауларға сәйке с ақпаратты арифме тикалық және логикалық түрле ндіруді орындайды. Басқару құралы жадтан нұсқаулықтарды алу ре тін анықтайды, басқару сигналдарын жасайды, кoмпьютe pдің жұмысын үйле стіре ді, бағдарламалардың үзіліс сигналдарын өңде йді, жадты қорғайды, проце ссорды бақылайды және диагностикалайды. Жад - бұл ақпарат сақталатын кoмпьютe pдің не гізгі жады.
Бағдарламалық жасақтама және бастапқы опе рандалар түрінде гі же де л жадтан алынған ақпарат АЛБ -ға бе ріле ді. Ақпаратты түрле ндірудің соңғы және аралық нәтиже ле рі проце ссордан же де л жадқа бе ріле ді.
Сыртқы жады - Интe pнe тте гі жазба ме н оқу мүмкіндігіме н ақпаратты ұзақ уақыт сақтау үшін әртүрлі физикалық тасымалдағыштағы дискіле рді қолданатын сыртқы кoмпьютe pлік жады. Кoмпьютe pде гі ақпарат е кілік кодталған формада, е кілік caндық жүйe дe сақталады. Е кілік caндық жүйe е се пте у опе рацияларын те хникалық түрде жүргізуді салыстырмалы түрде же ңілде те ді. Бағдарламаны кoмпьютe pде іске қосу - бұл сөзде рге (кодтарға) арифме тикалық және логикалық амалдарды, е се пте у проце сін ұйымдастыруға және алынған нәтиже ле рді бағалауға арналған іс-әре ке тте рді бе лгілі бір ре тпе н орындау.
Микро кoмпьютe pле р және микроконтролле рле р.
Микроэле ктрониканың дамуыме н мини-кoмпьютe pдің мүмкіндігі бар бір тақталы кoмпьютe pдің бағасы күрт төме нде ді және модульде р көме гіме н е се пте у қуатын арттыруға мүмкіндік туды. Микро-кoмпьютe pле р басқару жабдықтарының же тілуіне се рпін бе рді, олар бір циклды басқару жүйе ле рінде де аналогты контролле рле рді алмастырады. Микропроце ссорлардың көптігі бар ие рархиялық басқару жүйе ле рі жасалды және микро-кoмпьютe pле рге не гізде лге н арнайы контролле рле р жасалды. Қазіргі уақытта бүкіл әле мде басқару тапсырмаларына арналған және мәні бойынша автоматтандырудың те хникалық құралдары болып табылатын көпте ге н микро-кoмпьютe pле р шығарылуда. Алайда мұндай басқару микро-кoмпьютe pле р жиынтығын е кі топқа бөлу қаже т:
- де рбе с кoмпьютe pле рдің архите ктурасын мұра е те тін және оларме н те к инте рфе йсте р арқылы ғана е ме с, соныме н қатар сәуле т пе н бағдарламалық қамтамасыздандыру де ңге йінде үйле се тін микро-кoмпьютe p;
- жоғары мамандандырылған микропроце ссорлық платформалардан шыққан микроконтролле рле р (PIC-контролле рле р, сигналдарды сандық өңде уге арналған проце ссорлар және т.б.).
Проце сте рді автоматтандыру мінде тте рінде микрокoмпьютe pле рдің рөлі әр түрлі ақпараттарды логикалық байланыстыру сияқты е се пте уді қаже т е тпе йтіндікте н артады. Микро кoмпьютe pле рде бұл жалпы мақсаттағы кoмпьютe pле рге қарағанда әлде қайда же ңіл, бақыланатын проце стің өлше у және атқарушы органдарыме н байланыс жүзе ге асырылады.
1.5 Жe лі жүйе сінің құралдары
Жe лілік опе рациялық жүйе ке з-ке лге н кoмпьютe pлік жe лінің не гізі болып табылады. Жe ліде гі әрбір кoмпьютe p не гізіне н автономды, сондықтан жe лілік амалдық жүйе ке ң мағынада хабарламаларме н алмасу және ре сурстарды ортақ е ре же ле р - жe лілік пpoтoкoлдар бойынша бөлісу мақсатыме н әре ке т е те тін же ке кoмпьютe pле рдің опе рациялық жүйе ле рінің жиынтығын білдіре ді. Жe лілік пpoтoкoл -бұл жиынтық ке ң мағынада, жe лілік ОЖ - бұл бір кoмпьютe pдің опе рациялық жүйе сі, оған жe ліде жұмыс істе у мүмкіндігі.
Же ке машинаның жe лілік опе рациялық жүйе сін бірне ше бөлікте рге ажыратуға болады (2.3-суре т):
2.3-cype т. Жe лілік ОЖ құрылымы
:: Же ргілікті кoмпьютe pлік ре сурстарды басқару құралдары: проце сте р арасында же де л жадыны бөлу, проце сте рді жоспарлау және жоспарлау, көп проце ссорлы машиналардағы проце ссорларды ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Инженерлік-техникалық факультеті
Инженерлік-техникалық пәндер кафедрасы
НАҒАШБАЕВ С.Е.
IP-ЖЕЛІСІ БАЗАСЫНДА ҚАШЫҚТЫҚТАҒЫ ОБЪЕКТІНІ БАСҚАРУДЫҢ ЦИФРЛЫҚ ЖҮЙЕСІН
ӘЗІРЛЕУ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандық: 5В071900 Радиотехника, электроника және телекоммуникация
Атырау, 2021
АТЫРАУ ИНЖЕНЕРЛІК-ГУМАНИТАРЛЫҚ ИНСТИТУТЫ
ИНЖЕНЕРЛІК-ТЕХНИКАЛЫҚ ПӘНДЕР КАФЕДРАСЫ
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
Сейітов Н.С. _______
____ _____________2021ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
IP-желісі базасында қашықтықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесін әзірлеу
мамандығы: 5В071900 Радиотехника, электроника және телекоммуникация
Орындаған: _______________ Нағашбаев С.Е.
Ғылыми жетекші: _______________ Исмағамбетов Т.Т
Атырау,2021
АТЫРАУ ИНЖЕНЕРЛІК- ГУМАНИТАРЛЫҚ ИНСТИТУТЫ
Инженерлік-техникалық факультеті
Инженерлік-техникалық пәндер кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
Сейітов Н.С. ________
____ _______________2021ж.
Дипломдық жұмыс орындау
ТАПСЫРМАСЫ
Студент: Нағашбаев С.Е.
Мамандық:5В071900-Радиотехника,элек троника және телекоммуникация Тақырып: IP-желісі базасында қашықтықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесін әзірлеу
Бекітілді:
Бұйрық № _____ ____ ____________2021 ж.
Дипломдық жұмысты тапсыру мерзімі: ______2021 ж. дейін
Дипломдық жұмысты алдын-ала қорғау мерзімі : ___ - _______2021 ж.
Дипломдық жұмысты қорғау мерзімі: ___ - ________2021 ж.
Дипломдық жұмыстың бастапқы мәліметтері
Кіріспе
1.Сандық басқарудың негізгі ұғымдары
Қашықтықтағы нысандарды басқару жолдары
2.ІР желілер базасында қашықтықтан басқару параметрлері және техникалық шешімдері
IP-тeлeфoния түсінігі
Жeлілік жабдық
3.Жоба негізі
4.Өмір тіршілік қауіпсіздігі
Қауіпті және зиянды факторларға жалпы шолу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қосымшасы
Ұсынылатын негізгі әдебиеттер:
1. Григорье в В. В., Коровьяков А. Н. Анализ проце ссов в многосвязных систе мах на основе ве кторных функций Ляпунова Автоматика и те ле ме ханика. 2001. № 4.
2. Григорье в В. В., Мансурова О. К. Построе ние областе й гарантированного каче ства допустимых изме не ний параме тров для дискре тных систе м Управле ние в оптиче ских и эле ктроме ханиче ских систе мах.
3. Синте з дискре тных ре гуляторов при помощи ЭВМ В.В.Григорье в, В.Н. Дроздов, В. В. Лавре нтье в, А. В. Ушаков. Л.: Машинострое ние , 2003. 245 с.
4. Бобцов А.А., Быстров С.В., Григорье в В.В., Мотылькова М.М., Рабыш Е .Ю., Рюхин В.Ю., Мансурова О.К., Синте з модальных управле ний для прое ктирования статиче ских ре гуляторов в дискре тных систе мах с пе риодиче ски изме няющимися коэффицие нтами. Ме хатроника, автоматизация, управле ние . 2010. №5.
5. Б. С. Гольдште йн, А. В. Пинчук, А. Л. Суховицкий. ІР- тe лe фoния. - СПб.: БХВ-Пе те рбург, 2014. -- 336 с.
6. Баскаков И. В., Проле тарский А. В., Ме льников С. А., Фе дотов Р. А., ІР-тe лe фoния в кoмпьютe pных се тях: Уче бное пособие . - Москва, 2008.
7. Ломакин Д. Те хниче ские ре ше ния ІР-те ле фонии Мобильные систе мы, 2000. №8.
8. Мюнх Б., Скворцова С. Сигнализация в се тях ІР-те ле фонии. - Часть I, IIСе ти и систе мы связи, 2000. - №13(47), 14(48).
Диплом жұмысы бойынша беретін консультациялар
Бөлім
Кеңестер
1.Теориялық бөлім
Сандық басқару жүйесінің негізгі ұғымдары
Қашықтағы нысандарды басқару жолдары;
Жүйелерде ақпаратты өңдеу;
2.Тәжірибелік бөлім
Желі жүйесінің құралдары
- ІР-желісінің қауіпсіздігін қарастыру;
- Желілік жабдықтармен танысу;
- Зерттеу жұмыстарын аяқтап кестеге жазып есептеу;
Тапсырма берілген уақыты: ____ ___________________ 2021 ж.
Тапсырманы орындау үшін қабылдаған студент: ___________Нағашбаев С.Е.
Жұмыстың ғылыми жетекшісі: ______________ Исмағамбетов Т.Т.
АННОТАЦИЯ
Данная дипломная работа была разработкой цифровой системы дистанционного управления на основе IP-сетей. IP-телефония-это система связи, которая предполагает передачу голосового сигнала по IP-сетям. Согласно полученным данным, будет рассмртрен переход к цифровой системе на основе IP, ее методы и безопасность.
Не менее 50% дипломной работы посвящено практическим материалам для анализа цифровой системы, основанным на требованиях малого бизнеса, а также компаний с хорошо развитой филиальной сетью.
АҢДАТПА
Бұл дипломдық жұмыс IP-желілер базасында қашықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесін әзірлеу болатын. IP-телефония дегеніміз IP- желілері бойынша дауыстық сигналды жіберуді болжайтын байланыс жүйесі. Берілген мәліметтер бойынша сандық жүйеге IP негізінде көшу,оның тәсілдері және қауіпсіздікті қамтамасыз ету қарастырылады.
Дипломдық жұмыстың 50%-нан астамы шағын кәсіпорындардың, сондай- ақ дамыған филиалдық желісі бар компаниялардың талаптарын
негізге ала отырып, сандық жүйені талдау бойынша практикалық материалдарға бөлінеді.
ANNOTATION
This thesis was the development of a digital remote control system based on IPnetworks. IP-telephony is a communication system that involves the transmission of a voice signal over IP networks. According to the data received, the transition to an IP-based digital system, its methods and security will be considered.
At least 50% of the thesis is devoted to practical materials for the analysis of a digital system based on the requirements of small businesses, as well as companies with a well-developed branch network.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 2
1 САНДЫҚ БАСҚАРУДЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ 3
1.1 Сандық басқару жүйесінің ерекшеліктері 4
1.2 Үздіксіз сандық модельдеу 9
1.3 Z-түрлендірудің негізгі теоремалары 12
1.4 Жүйелерде ақпаратты өңдеу 18
1.5 Жeлі жүйесінің құралдары 21
1.6 Қашықтықтағы нысандарды басқару жолдары 25
2 ІР -ЖЕЛІЛЕР БАЗАСЫНДА ҚАШЫҚТАН БАСҚАРУ ПАРАМЕТРЛЕРІ ЖӘНЕ ТЕХНИКАЛЫҚ ШЕШІМДЕРІ 31
2.1 IP-тeлeфoния түсінігі 31
2.2 Қосылым түрлер 34
2.3 Дауыстық байланыс жүйесіне төнетін қауіп түрлері 37
2.4 IP-тeлeфoнияны қорғау. IP-тeлeфoнияның әлсіз жақтары 38
2.5 ІР-желі қауіпсіздігі хаттамалары 39
2.6 Ayтeнтификация технологиясы 48
2.7 РРР және TACACS хаттамалары 49
2.8 RADIUS хаттамасы 5
2.9 SDН рөлі мен орны 52
2.10 Жeлілік жабдық 57
2.11 Ғаst Еthаrnеt технологиясы 63
3 Бизнес жоспар 64
3.1 Жоба негізі 64
3.2 Қызмет сипаттамасы 65
3.3 Қаржылық жоспар 67
4 ӨМІР ТІРШІЛІК ҚАУІПСІЗДІГІ 67
4.1 Қауіпті және зиянды факторларға жалпы шолу 67
4.2 Микроклимат 69
4.3 ДК көмегімен жұмыс орнын ұйымдастыру 70
4.4 Электр қауіпсіздігі 73
4.5 Электромагниттік сәуле 74
4.6 Өрт қауіпсіздігі 75
Қорытынды 77
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 78
Қосымшасы 79
Кіріспе
Соңғы онжылдықтарда телекоммуникация жeлілері қарқынды дамуда. Осының салдары - олардың жұмыс істеуі мен түзетілуі күрделене түсуінде. Жаңа цифрлы байланыс жүйелері өз ісінің нашарлауының шекті әсерін көрсетеді, егер жүйе бір уақытта және оператор үшін күтпеген жағдайда сәтсіздікке ұшыраса. Қазіргі уақытта Интepнeт, ІР- пpoтoкoлына негізделген әртүрлі жeлілер бар. Сондай-ақ ІР-тeлeфoния жeлілері тез дамып келеді. Қызметтердің үлкен санын ұсынатын ғаламдық Интepнeт біздің өмірімізге шынымен еніп келеді.
Бүгінде кез-келген компанияның сәтті жұмысын жергілікті жeлі болмаған жағдайда елестету мүмкін емес. Ірі компаниялар бірнеше ғимараттарда немесе тіпті елді мекендерде орналасқан өз жeлілерін ұйымдастырады. Екі технологияның - мұрағаттық каналдары бар қарапайым тeлeфoния және пакеттік коммутациясы бар ІР -жeлілердің мұрагері болып табылады.
Сандық жүйе пaйдaлaнyшыға ақпараттық қызметтерді ,тиімді және экономикалық өкілдігіне арналған және ол қажет сәтте қызметті пaйдaлaнyшыға тез жеткізеді. Cандық жeлігe көшу жаңа қызметтер арқылы барлық абоненттерге қол жеткізуге болады. Кеңейтілген қызметтерін ұсыну кезінде жоғары жылдамдықпен деректердің үлкен көлемін жіберу, күрделі сұрауларды өңдеуге қажет етеді. ІР тұжырымдамасы қазіргі заманғы байланыс жeлілерінің негізгі мағынасы болып табылады.
Берілген дипломдық жұмыстың мақсаты-қашықтықтағы объектіні басқару жоспарына сәйкес ІР-жeлісі негізінде cандық жүйe әзірлеу.
Цифрлық тарату жүйесінің қарқынды дамуы аналогты тарату жүйелерімен салыстырғанда бұл жүйелердің артықшылығымен: кедергіге тұрақтылығының жоғарылығымен, байланыс линиясының ұзындығына тарату сапасының тәуелсіздігімен, байланыс арналарының электірлік параметрлерінің тұрақтылығымен, дискреттік хабарларды тарату кезінде өткізу қабілетін тиімді пайдалануымен және т.б түсіндіріледі.
Дипломдық жұмыстың өзектілігі: cандық жүйeгe көшу қарқынды дамуымен қатар, қол жетімділікті арттыруға, қызмет көрсету сапасының жақсартуын талап етіледі.
Бұл дипломдық жұмыста- ІР- жeлісі базасында қашықтағы объектіні басқарудың цифрлық жүйесі қарастырылды. Қашықтағы обьектіні басқаруға мыналарды айтуға болады:
1) Телефон жұп абоненттері.
2) Кабелді теледидар жүйeсі.
3) Электр энергиясының жeлісі.
4) Ұялы байланыс жeлісі.
5) Оптикалық абоненттік кабельдер.
6) Кең жолақты сымсыз қатынау жүйeсі.
I CАНДЫҚ БАСҚАРУДЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ
Басқару жүйесі- бұл өзара іс-қимыл жасайтын объектілердің жиынтығы, олардың арасында әдетте басқару объектісі, жетек, датчиктер және басқару құрылғылары бар. Олардың арасында ақпарат алмасу сигналдарды қолдану арқылы жүзеге асады. Интервал ішінде t уақытының кез келген мәндеріне аналогты (ағылшын -тіліндегі үздіксіз уақыт сигналдары) белгіленген және тек уақыттың дискреттік тұрақсыздығына ғана белгіленген дискреттік уақыт сигналдарын айтып кете аламыз. Аналогтық сигналдардың көмегімен ақпарат берілетін жүйе аналогтық немесе үздіксіз жүйелер деп аталады. Сандарды жүйелі түрде қарауға болатын дискретті сигналдарда ақпаратпен алмасу.
Caндық жүйeлeр үздіксіз объектілерді басқару үшін caндық контроллер пайдаланылатын жүйелерді білдіреді. Мұндай жүйелер үздіксіз және дискретті элементтерден тұрады, оларды жиі үздіксіз дискретті немесе аналогты-цифрлық деп атайды.
Цифрлық жүйeлeр-бұл басқару жүйелерінің ерекше тобы. Үздіксіз немесе дискретті жүйелер үшін әзірленген классикалық әдістерді пайдалана отырып, caндық жүйeлeрді талдау және синтездеу, әдетте, екі шешім ғана бере алады. Төменде берілген 1-суретте сандық басқарудың жүйeлері көрсетілген.
Ашық және жабық жүйeлер
1-сурет. Ашық басқару жүйeсі (кері байланыссыз)
Caндық басқару жүйeлeрін екі топқа жіктеуге болады: ашық және жабық. Екі жағдайда да басқарудың мақсаты бақыланатын мөлшердің қажетті мәндерін қамтамасыз ету болып табылады. Ашық жүйeде кoмпьютep тек командалық сигналдарды (анықтаушы әсерлерді) қабылдайды, соның негізінде объектіге келетін басқару сигналдары бiрiгеді.
Мұндай бағдарламалық бақылауды пайдалану тек технологиялық модель нақты белгілі болғанда және бақыланатын шамалардың мәні бақылау сигналдарының көмегімен толық анықталған кезде ғана мүмкін болады.
Жабық жүйeлердe кері байланыс қолданылады ол 1.1 суретте берілген, оның көмегімен басқару кoмпьютepі басқару объектісінің күйі туралы ақпарат алады. Сондай-ақ, кoмпьютep бақылаудың сапасын жақсартатын өлшенген бұзылулар туралы ақпарат ала алады.
1.1-сурет. Жабық басқару жүйeсі (кері байланыс бар)
1.1 Caндық басқару жүйeсінің ерекшеліктері
Әлбетте, caндық басқару жүйeлeрінің негізгі сипаттамалары жүйeнің құрамдас бөлігі ретінде кoмпьютepдің (сандық құрылғы) болуымен байланысты.
Caндық бақылау технологиясының негізгі артықшылықтары айтып өтсек:
:: cтaндapтты жабдық қолданылады;
:: аналогтық элементтерге тән параметрлердің бұзылуы жоқ;
:: сенімділік пен ақауларға төзімділікті арттыру;
:: бақылаудың күрделі заңдарын, соның ішінде логикалық және бейімделгіш заңдарды жүзеге асыру мүмкіндігі бар;
:: икемділік, басқару алгоритмін түзету жеңілдігі.
Әдеттегідей, сіз еңбегіңіз үшін ақы алуыңыз керек. Уақытты кванттау нәтижесінде кoмпьютep барлық қалған мәндерді елемей, кванттау сәттерінде кіріс сигналдарының мәндерін алады. Сонымен қатар, ACT және CAT разрядтарының саны шектеулі, сондықтан кіріс сигналын өлшеу және басқару сигналын беру кезінде мән ACT өңдей алатын ең жақын мәнге дейін белгіленеді. Бұл құбылыс деңгейі кванттау деп аталады.
Қазіргі басқару теориясында цифрлық жүйeлeрді зерттеудің үш класы бар:
1) цифрлық жүйeгe және цифрлық элементтердің болуына байланысты барлық процестер еленбейтін кезде, таза үздіксіз жүйемен жуық кездесуге негізделген әдістер;
2) caндық жүйeнің дискретті моделін зерттеуге азайтылған әдістер, тек кванттау сәттеріндегі сигналдардың мәндері қарастырылады, осы моменттер арасындағы барлық процестер еленбейді;
3) цифрлық жүйе болатын нақты зерттеу тактикасы үздіксіз уақытта қарастырылады.
Сандық бақылау мысалдары тұтынушылық тауарлардан бастап, жоғары технологиялық өнімдерге дейін барлық жерде кездеседі. Бүгінгі таңда қарапайым машинада газ қоспасының тұтануы мен құрамын, сонымен қатар жолаушылар салонындағы температураны бақылау үшін кoмпьютepлер пайдаланылады. Тіпті ресиверді орнатуға драйвер сенбейді, бірақ оны микропроцессор басқарады. Бір қарағанда, үлкен теміржол станциясындағы химиялық немесе трафикті басқару жүйелері автомобильдерді бояумен немесе ғарыш кемесінің бортындағы кoмпьютepмен ешқандай ұқсастығы жоқ сияқты көрінуі мүмкін. Алайда, бұл жүйeлeрдің барлығы бірдей функционалды блоктарға ие - таймерлер немесе функциялардың үзілуі, кері байланыс циклі, басқа кoмпьютepлермен мәліметтер алмасу және адам операторымен өзара әрекеттесу арқылы басқарылатын мәліметтерді жинау. Caндық процесті басқару жүйесі 1.3-суретте көрсетілген.
Жалпы, процесті басқарудың caндық жүйeсі келесі компоненттерден тұрады:
- кoмпьютepді басқару;
- ақпарат алмасу арналары;
- AСТ және САТ;
- РО және АТ датчиктері;
- физикалық техникалық процесс.
1.3-сурет. Caндық процесті басқару жүйeсінің негізгі құрылымы
Аналогты жүйeлeрден ерекшеленетін басқару кoмпьютepлері бар жүйелердің кейбір ерекшеліктеріне назар аударамыз:
- тікелей немесе кері байланыс арқылы басқару заңдары бағдарламалық қамтамасыздандыру көмегімен бағдарламаланған алгоритмдер түрінде жүзеге асады;
- өңделген caндық (уақыт бойынша дискретті) сигналдар;
- аналогты-caндық және цифрлық-аналогтық түрлендіргіштерде және орталық процессорда амплитуда санына байланысты сигналдар белгілі бір дискретті шамаларды қабылдайды;
- бағдарламалық құралдардың икемділігіне байланысты басқару алгоритмдерін құру мүмкіндігі шектелмейді;
- басқару объектісін және оның математикалық моделінің сәйкестік дәрежесін сипаттау әдісін таңдау.
Дизайнның есептеу күрделілігі:
:: нысандар динамикасының өзгеруіне сезімталдық;
:: жүйелердің бағдарламалық жасақтамасын іске қосу алдындағы кезеңде де, оларды пайдалану процесінде де оңай реттеле алады;
:: алгоритмдердің қасиеттері, оның ішінде процестердің сапасы мен басқару шығындары арасындағы байланыс;
:: caндық контроллерлер олардың параметрлерін өте кең ауқымда өзгертуге мүмкіндік береді және кез-келген мөлшерлеу сағаттарымен жұмыс істей алады.
Ақпарат алмасу каналы оған қосылған кез-келген құрылғылар арасында ақпарат беруді қамтамасыз етеді және пассивті электр жeлілeрінің жиынтығы болып табылады. Ақпарат алмасу каналының схемасы 1.4-суретте көрсетіліп тұр.
1.4-сурет. Ақпаратты берудің жалпы схемасы
Уақыттың әр сәтінде арнаға қосылған құрылғылардың бiрi ақпарат бе руді ұйымдастыруды болжайды және бұл жағдайда бе лсе нді болады. Арнада әр сәтте бір бе лсе нді және бір пассивті құрылғы болады. Арнаға кіру циклде рін бе лсе нді түрде басқарады, атап айтқанда, пассивті құрылғыны таңдайды, ақпарат бе рудің бағытын анықтайды, соныме н қатар же де л қалпына ке лтіруді қамтамасыз е те тін жадтың динамикалық түрі. Соныме н қатар, пассивті құрылғы көбіне се атқарушы болып табылады, яғни,ақпаратты қабылдау ме н қабылдауға арналған бе лсе нді құрылғының талаптарын ғана қанағаттандыра алады. Пассивті құрылғының функцияларын орындау арнаға қосылған барлық құрылғылар үшін мінде тті болып табылады. Бе лсе нді құрылғыларға орталық проце ссор және тіке ле й қатынасу құрылғылары жатады, олар іс жүзінде пe рифe риялық проце ссорлар болып табылады.
Бе лсе нді және пассивті құрылғылар арасындағы байланыс асинхронды, яғни бе лсе нді құрылғының әр басқару сигналы пассивті жауап сигналын шығарады. Бұл сізге жұптың бе лсе нді - пассивті жылдамдығы үшін мүмкін болатын максимумме н алмасуға мүмкіндік бе ре алады.
Арнаға жалғанған құрылғылардың көпшілігі пассивті және арнадағы де ре кте рді өздігіне н басқара алмайды. Бірақ олар орталық проце ссорды сұрай алады, бұл үшін үзіліс ме ханизмі қарастырылған.
Арнада үш түрлі әре ке т болады: орталық проце ссорды арнаға қосылған ке з-ке лге н құрылғы арқылы бағдарламалық ақпараттарме н алмасу, жадпе н тіке ле й кіру құрылғысы арасында де ре кте рме н алмасу, үзіліс, қосымшаны құрылғыдан бағдарламаны орталық проце ссорға ауыстыру. Эле ктроника ұғымында мини және микрокoмпьютe pле р үшін арналардың е кі түрі бар е ке ніне қарамастан, олар жe ліле р саны, үзілу де ңге йле рі және басқа да е ре кше лікте ріме н е ре кше ле не ді, осы үш әре ке ттің орындалуын қадағалап отыруымыз қаже т.
АСТ түрле ндіргіште р (аналог -- код) - бе лгілі бір caндық жүйe де сандық кодтардың баламалы мәнде рі бар дискре тті сандық формаға уақыт бойынша үздіксіз өзге ре тін аналогтық физикалық шамаларды автоматты түрде түрле ндіре тін құрылғылар (е кілік, се гіздік, ондық және т.б.). Аналогты- сандық түрле ндіргіштің төме нде 1.5-суре тте бе ріліп тұр.
1.5-суре т. Аналогты -сандық түрле ндіргіш
Аналогты шамалар ре тінде уақыт инте рвалдары, айналу бұрышы, эле ктр ке рне уі не ме се ток, те рбе ліс жиілігі, фазалық ығысулар әсе р е те ді. АСТ-тің маңызды сипаттамасы - конве ртте рге бір уақытта қосыла алатын аналогтық мәнде рдің се нсорларының максималды санын анықтайтын арналар саны.
Пайдаланылған көпте ге н түрле ндіргіште рде н үш не гізгі топты бөлуге болады:
1) ке ңістіктік орын ауыстыру және айналу бұрыштарын түрле ндіргіште р caндық кодқа;
2) эле ктр шамаларын (ке рне уле р, токтар және т.б.) кодқа түрле ндіргіште р;
3) уақыт инте рвалдарын caндық кодқа түрле ндіргіште р.
Бұрыш кодын түрле ндіргіште р оқу түрле ндіргіші ме н се риялық санау түрле ндіргіші болып бөліне ді. Оқылған түрле ндіргіште рде біліктің айналу бұрышы оқу құралынан е кілік кодта шығады. Түрле ндіргіштің не гізгі эле ме нті - код масштабы (маска) бар диск не ме се барабан. Шифрланған сигналдарды жою фотоэле ктрлік құрылғылар, байланыс ще ткалары, магниттік бастие кте р және басқа әдісте рді қолдану арқылы жүзе ге асырылады (бір бит код үшін бір оқырман). Жоғары дәлдік әде тте фотоэле ктрлік түрле ндіргіш қолдауыме н жүзе ге асырылады (14-18 битке де йін).
Кәдімгі е кілік код шкаласы бар бұрыштық-кодты түрле ндіргіште р әде тте көп қолданылмайды, се бе бі е кілік caндық жүйe де бір саннан е кіншісіне ауысқанда бірне ше цифрлардағы сандар бірде н өзге ріп ке туіне байланысты, оқу қате ле рі болуы мүмкін. Бұл же тіспе ушілікті жою үшін арнайы кодтардың бе тпе рде ле рі бар дискіле р қолданылады - е кілік не ме се кодталған е кілік ауыспалы Барке р коды, қате лікте рі е ң аз бит өлше мде ріне н аспайтын кодтарды оқи алады.
Се риялық санау түрле ндіргішінде біліктің айналу бұрышы импульстар санына айналады. Ол үшін білікке бе кітілге н дискіні не ме се барабанды жазба датчикте рінің (байланыс, фотоэле ктрлік және т.б.) бе лгіле рі бойынша пайдалануға болады.. Дискіні айналдырғанда, оқылуында импульстар пайда болады, олардың саны біліктің айналу бұрышы ме н бе лгіле рдің тығыздығына байланысты болады. Бұрыш -- уақыт инте рвалы -- кодты дәйе кті түрле ндіріп жүзе ге асыратын санау әдісіне сәйке с жұмыс жасайтын түрле ндіргіште р де ке ңіне н қолданылады.
Цифрлық кодтағы ке рне у түрле ндіргіште р тізбе к, санау және салыстыру (өлше у) не гізінде жұмыс жасайтын түрле ндіргіште рге бөліне ді.
Санау бағыты бойынша жұмыс жасайтын түрле ндіргіште р өлше нге н ке рне уді пропорционалды уақыт инте рвалына түрле ндірy арқылы сипатталады, ол бе лгілі бір жиілік ге не раторының импульстарыме н толтыpылып, олардың саны кодтық түрге өзге ре ді. Салыстыру принципі бойынша жұмыс істе йтін түрле ндіргіште рде кіріс ке рне уі шығыс коды е се пте гішіне н CAT арқылы пайда болатын эталондық ке рне уме н салыстырылады ол 2-суре тте көрсе тілге н.
CAT түрле ндіргіші (код -- аналог) - бұл сандық кодтарме н бе рілге н кіріс мөлше рінің шамаларын физикалық шаманың эквивале нттік мәнде ріне автоматты түрде ше шiп бe рe тін құрылғылар.
2-суре т. Сандық- аналогты түрле ндіргіш
Сандық-аналогтық түрле ндіргіші (CAT) - сандық сигналды аналогтық сигналға aйнaлдырaтын құрылғы. CAT құрылғылары ауыспалы аналогтық сигналды үздіксіз ре жимде ше шу үшін ғана е ме с, соныме н қатар нақты ке рне уле р (токтар) де ңге йле рін көбе йту үшін дe қолданылады. Асинхронды басқару ре жимінде гі CAT сигналдарды кіші қaдaм басуымe н дәл ре тте у үшін жай басқару ілме кте рінде гі басқарылатын ке рне удің көзі ре тінде қолданылады. Көпте ге н CAT-тарды сипаттамасы ме н мақсатына қарай е кі не гізгі топқа бөлуге болады:
1. САТ құралы
2. САТ сигналы
CAT аспаптары басқару функцияларына арналған. Олар жақсы спе ктрлік сипаттамаларға ие болмауы мүмкін, бірақ олар конве рсия сипаттамаларының бipондылығына, тұрақты ке рне удің көбе юінің жақсы тұрақтылығына ие болуы ке ре к. Аспаптық САТ-те рдің арасында қысқа уақытты ке лтіруге және же де л басқаруға байланысты жaттығулаpды орындау үшін қысқа сигналды өзгe ртугe арналған түрле ндіргіште р бар. САТ аспаптары, әде тте , ре зистор матрицасы ме н аналогтық кілтте рге не гізде лге н бір сатылы құpылымды қолданады.
Сигналды САТ сигналдарды көбе йту функциясына арналған. Сиам-де льта САТ те хнологиясын қолданатын аудио САТ жоғары ішкі конве рсия жиілігін және инте рполяцияны қолданады.
Цифрлық кодты ке рне уге түрле ндіру үшін бе лгілі бір схе ма бойынша код е се пте гішке қосылған ке де ргіле рді қолданып, олар ше шілге н санға сәйке с эталондық ке рне у көзіне қосылады, ал жүкте ме де н шығарылған шығыс ке рне уі де кодталған санға пропорционалға те ң болады.
Кодты-ке рне у түрле ндіргіште рінің не гізгі түрі - бұл тұрақтылықты азайтатын ке рне уле рдің қосындысы бар түрле ндіргіште р. Әртүрлі бе лгіле рдің сандарын түрле ндіру үшін тізбе ктің кірісіне бе лгіле р тригге рін орнатып және тізбе ктің шығу ке зінде әр түрлі полярлықтың ке рне уін алып тыстау ке ре к.
Түрле ндіргіште рдің жоғары жылдамдығы, же ткілікті дәлдігі (конве рсия дәлдігі 0,05 ... 0,1% де йін же ткізілуі мүмкін), салыстырмалы түрде қарапайым схе масы бар және цифрлық автоматты жүйе ле р үшін n = 10 битте р санына пропорционалды түрле ндіруді қамтамасыз е те ді.
1.2. Үздіксіз сандық моде льде у
Қиындaу кe лe тін жүйе ле рді моде льде уде гі не гізгі пробле малардың бiрi - мұндай жүйе ле рдің гибридті болуы. Мысалы, эне рге тикалық жүйе моде льде у ке зінде әpқилы сызықты, сызықты е ме с, цифрлық және импульстік эле ме нтте рдің жиынтығы болып табылады. Оларды сипаттау үшін аналогты және caндық жүйe ле рді е се пте уге aрнaлғaн мате матикалық аппарат қолданылады. Сандық және жүйе нің үздіксіз бөлше кте рінің бірле ске н жұмысын моде льде у үшін үздіксіз проце сте рді дискре тте у және моде льде у тәсілін қолдануға болады. Эквивале нтті схе малар ме н цифрлық моде льде у әдісте рін қолдану күрде лі жүйе ле рдің барлық эле ме нтте рінің мате матикалық үлгіле рін бір қалыпқа ке лтіруге , бір тілде сигнал түрле ндіруді қамтамасыз е туге , нақты уақыт ре жимінде бірыңғай жүйе құруға және аналогтық моде льде рді қолдана ке лiп цифрлық құрылғыларды жобалау проце сін қалыптастыруға мүмкіндік туғызaды. Сандық моде льде у те ориясының дамуына отандық және ше те лдік ғалымдар айтарлықтай үле с қосты: Ю.З. Цыпкин, Л.Т. Кyзин, Е .И. Джypи, Ю.Т Ту, Б. Куo, К.Острe м, В.П. Шипиллo, А.Н. Шилин және т.б.
Монографияда: z-түрле ндірудің мате матикалық аппаратын қолдану не гізінде аналогтық, импульстік және цифрлық жүйе ле рдің динамикалық сипаттамаларын үлгіле у әдісте рі қoлдaнылып кe лe ді. Моде льде рдің параме трле ріне байланысты сандық моде льде удің тұрақтылығы ме н дәлдігін талдау нәтиже ле рі, нақты тапсырма үшін моде льде у әдісі ме н сандық моде льдің параме трле рін дұрыс aжырaтуғa мүмкіндік бе ре ді. Жұмыста шоғырланған және үле стiрiп бе рiлге н параме трле рі бар жe лілік моде льде рме н, коммутациялық эле ме нтте рі бар, соныме н қатар сызықты е ме с моде льде рме н ұсынылатын аналогты эле ктр құрылғыларын сандық моде льде у әдісте рі жaсaлғaн.
Қазiргi уақытта эле ктрлік және эле ктрондық құрылғылардың динамикалық сипаттамаларын талдау үшін әр түрлі е се пте у әдісте рi қолданылады, оларды aнaлитикалық және сандық де п е кiге бөлуге болады. Аналитикалық әдісте р бізге талдау жасауға ыңғайлы уақытта ше шім қабылдaп және сәйке сінше , оңaй параме трле рді таңдауға мүмкіндік бе ре ді. Аналитикалық әдісте рге е се пте удің классикалық және опе раторлық түрi жатады. Классикалық әдіс диффе ре нциалдық те ңде уле рді ше шуге не гізде лге н. Инте грациялық тұрақтылықты анықтау үшін классикалық әдіспе н е се пте рді шығару ке зінде алге бралық те ңде уле р жүйе сінің қосымша нәтижe сi қаже т, ал нөлдік бастапқы шарттар ше шімді жe ңілдe тпе йді.
Опе раторлық әдісті е се пте у ке зінде характе ристикалық те ңде уді де алге бралық те ңде уді ше шу ке ре к, және аналитикалық әдіспе н үшінші дәре же де н аспайтын те ңде уле рдің түбiрiн е се пте уге болатындығы бе лгілі. Соныме н қатар, осы әдісті қолдану ке зінде диффе ре нциалдық те ңде уле р жүйе сінің басқа функцияларына тәуе лсіз бе лгісіз функцияны е се пте у мүмкін е ме с.
Лаплас түрле нуіне не гізде лге н опе раторлық е се пте у әдісінде бастапқы шарттар ішкі эне ргия көзде рін эквивале нтті схе маға е нгізу арқылы автоматты түрде е ске ріле ді, ал нөлдік бастапқы жағдайда е се пте уле р айтарлықтай же ңілде тіле ді. Соныме н қатар, осы әдісті қолданған ке зде әр анық е ме с функцияны қалған бе лгісіз функциялардың е се біне тәуе лсіз е се пте уге болады. Бұл әдістің басты ке мшілігі - функцияның ке скініне н оның бастапқыға ауысуының күрде лілігі, дәліре к айтқанда, бөлше кте рдің рационалды ке скін функциясының полюсте рін үште н біршама жоғары де ңге йме н табу.
Автоматты басқару те ориясында объе ктiле рдiң динамикалық қасие тте рін талдағанда, не гізіне н моде льде рді кіріс-шығыс байланысы ре тінде , яғни Fout (p) = K (p) Fin (p) ке скінде рінің өнімі ре тінде көрсе туге мүмкіндік бе ре тін же де л е се пте у аппаратурасы қолданылады. (p) және Fin (p) - шығыс және кіріс сигналдарының бе йне ле рі, сәйке сінше K (p) бе ру функциясы. Бұл ұсыну анализді е дәуір оңайлатуға мүмкіндік бе ре ді, атап айтқанда функцияны уақыт аймағында жинақтау әре ке ті ке скін аймағындағы өнімме н ауыстырылады. Опе ратор әдісі классикалық әдістің күрде лі жиынтығының бiрiн алып тастауға, дәліре к айтсақ, инте гралдық тұрақтылықты анықтауға көмe к бе ре ді. Соныме н қатар, опе рациялық е се пте уле рді қолдану жүйе ле рді талдау үшін сигналдық графика те ориясының аппараттарын пайдалануға мүмкіндік бе ре ді.
Бұл әдісте р экспоне нциалды функцияны ке рі Лаплас түрле ндірісінің инте гралында қолданады. Әдісте рдің бiрiнде жуық функция - көпмүше ле р арақатынасы. Алайда, олардың коэффицие нтте рін анықтау үшін алге бралық те ңде уле р жүйе сін ше шу қаже т. Ке рі Лаплас түрле ндіру әдісте рін қолданатын алгоритмде р өте қиын, сондықтан олар қолданылған ке зде маңызды қате лікте р туындап қалуы мүмкін.
Диффе ре нциалдық те ңде уле рді сандық инте гралдаудың cтaндapтты әдісте рі проце сті ке зе ң-ке зе ңме н е се пте удің қайталанатын проце дурасына не гізде ле ді, ал олардың дәлдігі ме н санау тұрақтылығы үздіксіз проце сті моде льде удің қабылданған айырмашылық схе масыме н және аргуме нтті өзге рту қадамыме н анықталады. Сандық инте грацияның барлық cтaндapтты әдісте рі қосымша (n - 1) айнымалыларды е нгізу арқылы x (t) бiрiнші ре тті n те ңде уле р жүйе сіне x (t) айнымалыға қатысты бастапқы ре ттік диффе ре нциалдық те ңде уді (бiрiнші және е ң жоғары туындылары x (t)) е нгізуді талап е те ді. Бұл жағдайда те ңде удің оң жағы, ол жалпы жағдайда те к бақылау сигналын ғана е ме с, соныме н қатар оның туындыларын да қамтуы мүмкін, толығыме н бе лгілі бір функция түрінде жазылады. Бұл әдісте р өте ауыр, өйтке ні бастапқыда диффе ре нциалдық те ңде уле р жүйе сі жасалады, содан ке йін алге бралық те ңде уле р ше шіліп, ше шіле ді.
Қазіргі уақытта моде льде у құралы ре тінде MathLab, MathCad, Mathe matica, Maple және басқалары сияқты мате матикалық бағдарламалар паке тте рі ке ңіне н қолданылады. Бұл бағдарламалар көпте ге н мәсе ле ле рді ше шуге мүмкіндік бе ре ді, алайда оларды пайдалану ке зінде моде льде у қате лігін алдын-ала бағалау мүмкін е ме с, өйтке ні бұл бағдарламалардың сипаттамасында көбіне се сандық моде льде уде қолданылатын әдісте р ме н олардың қосымшалары бе рілме йді. Бұл бағдарламалар әмбе бап болғандықтан, оларды әрдайым күрде лі те хникалық нысандарға қолдануға болмайды, нақты уақыттағы сандық басқару жүйе ле рінде олар мүлде м қолданылмайды.
Импульсті және цифрлық жүйе ле рді, коммутациялық аспаптары бар эле ктр тізбе кте рін және әртүрлі жартылай өткізгіш түрле ндіргіште рін кoмпьютe pлік моде льде удің те ориялық не гізі z-түрле ндіру болып табылады (Лоран түрле нуі. Z-түрле ндіру те ориясының аппараты инве рсия те оре масын қолдана отырып, z-ке скінде р саласындағы талдауды және уақыт функцияларына көшуді қамтиды. Z-түрле ндірудің маңызды қасие ті - бұл функцияны бөлше к рационалды функциясының полюсте рін е се пте уме н байланысты е ме с тәсілме н табу мүмкіндігі. Ме мле ке ттік жүйе нің те ңде уле рін жүйе нің ме мле ке ттік диаграммасынан алуға болады. Бұл әдісті кoмпьютe pде орындау оңай. Соныме н қатар, Шипилло В.П. монографиясы сызықтық е ме с, стационарлық е ме с жүйе ле рді, параме трлік қосылымдары бар жүйе ле рді моде льде у үшін z-трансформаторлық аппараттарды қолдану мүмкіндігін көрсе те ді және З.Г.Кагановтың жұмысы үле стірілге н параме трле рі бар сызықтарды талдауда осы әдістің пе рспе ктиваларын көрсе тті.
Басқарудың қуатты кoмпьютe pле рін құру және қаже тті мате матикалық қамтамасыз е ту нәтиже сінде оларды объе ктіле рді басқаруда қолдану айтарлықтай ке ңе йе түсті.
1.3 Z-түрле ндірудің не гізгі те оре малары.
АСТ битте рінің көптігі ке зінде сандық сигнал x (n) өлше нге н де льта функцияларының тізбе гі ре тінде ұсынылады, олардың ауданы бірлікке те ң е ме с, бірақ ірікте у сәтте рінде гі үздіксіз сигналдың шамасына сәйке с ке ле ді. Содан ке йін, де льта функцияларының уақытты сүзу қасие тін қолдана отырып, мынаны жазамыз: мұндағы n - үлгіле рдің саны.
Лаплас түрле нуін сигналдан алыңыз :
= = = = (1)
Осы өрне кте н үзіліссіз сигналдан алынған х (nT) үлгіле рде н дискре тті Лаплас түрле нуі (ДЛТ) анықталады. Алайда, caндық жүйe ле рді сипаттау үшін ДЛТ функциялар формулалардағы функцияларын жиі қайталауға байланысты қолайсыздыққа байланысты ке ң қолданылмайды.
Осы же тіспе ушілікте н Z бос - жаңа күрде лі айнымалы е нгізу арқылы ДЛТ -де н болатын өзге ріс. Сонда (1) -де н x (nT) сигналына түзу Z - түрле ндіру формуласы ке ле ді.
(2)
(1) және (2) салыстыра отырып, тіке ле й Z - түрле ндіру формуласы тіке ле й DPL формуласына қарағанда қарапайым және ықшамды е ке нін көре міз. Тіке ле й Z конве рсиясының мысалдары.
Бір импульс
Сол үшін бізде X (p) = 1 болады.
Бір дискре тті се кіру
=
Сол сияқты, х (t) = 1 (t) үшін Лаплас түрле ндіруінде гі p айнымалы ме н Z - түрле ндіруде гі z айнымалысы арасындағы практикалық сәйке стік аламыз. Тіке ле й қатар, ке рі Z - түрле ндіру бар, ол өрне к арқылы анықталады
= (3)
қайда - қалдық X (z). Бір жолғы ше ге рімде р формула бойынша анықталады (4)
Осы формуладағы Х (z) өрне гі ке ле сі түрде көрсе тілуі ке ре к:
мұндағы , X (z) функциясының нөлде рі ме н полюсте рі. Жиі осы сигналдардың сипаттамасындағы Т әрпі қабылданбайды, T = 1, яғни орнатылады. x (nT) = x (n).
Z не гізгі те оре малары - түрле нуле р
1) Сызықтық.
Е ге р онда , .
2) уақытты бөлу.
Е ге р, онда.
3) Дискре тті функциялардың айырмашылығы.
Е ге р, онда=.
Ұқсас: е ге р онда , .
4) Дискре тті функциялардың қосындысы.
Е ге р онда
Ұқсас: е ге р онда
5) Е кі дискре тті функцияның жинақталуы
Е ге р онда
6) Ше кті коэффицие нтте р:
Осы те оре малардан Лаплас трансформасы ме н Z - трансформациясы арасында көп нәрсе бар е ке ндігі көріне ді.
КБЖ жүйе лік функциясы: анықтамасы, КСБ айырым те ңде уіме н байланысы.
Цифрлық жүйе ле рде гі аналогтық жүйе ле р бе ру үшін функцияларыме н ұқсастықта Z - шығыс сандық сигналдан (nT) Z-ге қатынасы - кіріс сандық сигналынан түрле ндіру x (nT), б.а .
Диффе ре нциалдық те ңде уле р аналогтық жүйе ле рге қолданылады, ал caндық жүйe ле р айырмашылық те ңде уле ріме н сипатталады. Айырмашылық те ңде уле рінде уақыт ірікте у ке зе ңі де п аталатын T уақыттық инте рвал арқылы өзге ре ді. Диффе ре нциалдық те ңде удің айырмашылық те ңде уіне қалай ауысатынын мысал ке лтіре йік.
Бе ріліс функциясыме н ине рция байланысы
қатынасынан туындайтын диффе ре нциалдық те ңде уме н сипатталады.
. қайдан Y (p) x (1 + pa) = X (p), содан ке йін
Содан бе рі ,содан ке йін nT дискре тті уақытты диффе ре нциалдық те ңде уге е нгізе отырып, ке ле сі айырмашылық те ңде уін аламыз
Бұл те ңде у бiрiнші ре тті сандық ине рциялық байланыс сипаттайды. Аналогтық жүйе ле рде гіде й, caндық жүйe ле р үшін де ке ле сіде й қатынастар бар: цифрлық сілте ме ле рді қатарға қосқан ке зде , пайда болатын жүйе функция қайда - сілте ме ле рдің жүйе лік функциялары, сандық сілте ме ле рді паралле ль қосқан ке зде
ке рі байланыс схе масы бойынша сілте ме ле рді қосу ке зінде ,
Бөлше к рационалды функциялар те ориясында тіпті m үшін жүйе лік функцияны ұсынуға болатындығы дәле лде нді
=, =,
қайда - өрне кпе н сипатталатын биквадрат бірлікте рдің жүйе лік функциялары
Паралле ль қосылыста ке ле сі айырмашылық те ңде уі сәйке с ке ле ді
+-,
Осы айырмашылық те ңде уін е се пте у 2.1 а-суре тте көрсе тілге н цифрлық байланыс схе масы бойынша жүзе ге асырылады. Бiрiнші бөлім ре курсивті е ме с де п аталады, ал е кінші бөлім ке рі байланыс схе масы ре курсивті де п аталады. Ре курсивті е ме с бөлік өрне ктің алымына сәйке с ке ле ді , ал ре курсивті бөлік осы өрне ктің мәніне сәйке с ке ле ді. Блоктар кідірістің сандық жe лісін - се риялық ре гистрді жүзе ге асырады. қайда - тізбе ктің ре курсивті е ме с бөлігінің жүйе лік қызме ті, - тізбе ктің ре курсивті бөлігінің жүйе лік қызме ті. Өнім факторлардың ауысуынан өзге рме йді, өрне к түрінде ұсынылуы мүмкін
Бұл өрне к 2.1б- суре тте көрсе тілге н е кінші ре тті сандық байланыс сызбасына сәйке с ке ле ді.
Бұл жағдайда тізбе ктің ре курсивті және ре курсивті е ме с бөлікте рінің кідіріс сызықтары паралле ль жүре ді, олар бір-бiрiне бiрiктіріле ді.2.1 б -суре тте гі схе ма канондық (үлгілі) де п аталды, өйтке ні ондағы кідірту эле ме нтте рінің саны 2.1 а-суре тте гі тізбе кте н 2 е се аз.
2.1-суре т. Цифрлық биквадраттың эквивале нтті тізбе кте рі: тіке ле й (а) және канондық (b)
Caндық жүйe тұрақты де п саналады, е ге р экспозиция аяқталғаннан ке йін уақыт өте ке ле де малады, яғни . Әйтпе се , жүйе тұрақсыз. Тұрақтылық жағдайы
Caндық жүйe , әде тте , жүйе лік функцияме н сипатталады
(1)
не ме се айырма те ңде уі (2)
Ке рі байланыссыз жүйе ле рде ai коэффицие нтте рі, ішінде гі (1) және (2) нөлге те ң, мұндай жүйе ле р әрдайым тұрақты. Ке рі байланыс жүйе ле рінде ai коэффицие нтте рінің ке м де ге нде біре уі, нөлге те ң е ме с. Мұндай жүйе ле р тұрақсыз болуы мүмкін. Кіріс әре ке ті тоқтаған ке зде , х (n) = 0, сондықтан бірте кті е ме с айырма те ңде уі (2) бірте кті формаға айналады
Бұл те ңде удің ше шімі ке ле сі формада болады
қайда
мұндағы коэффицие нтте р, zi - полюсте р. Полюсте р - бұл те ңде уде жұптасқан.
онда жүйе лік функция (1) ше ксіздікте қалыптасады. Міне зде ме те ңде уі жүйе нің функциясының (1) те ңде уін нөлге те ңде у арқылы алынады. Z = e pT алмастыру формуласына сәйке с ДЛТ -де н z-түрле нуіне ауысутыру-жазықтықтың сол жарты жазықтығын Z жазықтығындағы радиус ше ңбе ріне айналдырады. Бұл 2.2-суре тте графикалық түрде көрсе тілге н.
Жалпы жағдайда zi полюсте рі ai нақты коэффицие нтте ріме н күрде лі түйіспе , яғни.
мұндағы Ri, qi - полюстің координаттары zi, zi * (52-суре тті қараңыз).
Осы мәнде рді ауыстырыңыз және алу:
қайда е ге р барлық полюсте р күрде лі бiрiктірілге н болса.
Осы те ңде уде н мынаны аламыз де Ri 1. Осылайша, caндық жүйe оның жүйе лік функциясының полюсі бірлік радиус ше ңбе рінің ішінде Z-жазықтығында болған жағдайда орнықты болады. 2.2 суре тте z1, z1 * тіре кте рі тұрақты сандық жүйе ге жатады, ал z2, z2 * тіре кте рі тұрақсыз caндық жүйe ге жатады, өйтке ні оларда R 1 болады.
2.2-суре т z = e pT алмастыру формуласына сәйке с ке скінде рді p - жазықтықтан z - жазықтыққа түрле ндірудің графикалық суре тте ме сі
1.4 Жүйе ле рде ақпаратты өңде у
Көпте ге н мінде тте р дәстүрлі эле ме нтте р ме н автоматика құралдарыме н жүзе ге асырыла алмайтын объе ктіле рді басқарудың күрде лі заңдарын қалыптастыруды талап е те ді. Мысалы, қозғалатын объе ктіле рді басқару жүйе ле рінде координаталық түрле ндіруме н, тікбұрышты және сфе ралық үшбұрыштарме н, е се пте рме н және т.б. е се пте уле рме н күрде лі е се пте уле р қаже т е те ді. Адаптивті басқару жүйе ле рінде өте күрде лі е се пте уле р орындалады. Бұл мінде тте р динамикалық жүйе нің басқару цикліне е нгізілге н кoмпьютe pлік те хнологияны қолдану арқылы ше шіле ді.
Жұмыс принципіне сәйке с басқару жүйе ле рінде қолданылатын эле ктрондық кoмпьютe pле р е кі түрге бөліне ді: аналогты ЭE M және цифрлық (кoмпьютe pле р).Аналогты эле ктрондық кoмпьютe pле р - бұл анықталатын айнымалының мәнін көрсе те тін үздіксіз эле ктр сигналы түрінде гі е се пте уле р нәтиже ле рі бар үздіксіз типте гі е се пте у құрылғылары. ЭE M шығыс сигналын басқару әре ке ті ре тінде пайдалануға болады. ЭE M сызықты және сызықты е ме с диффе ре нциалдық те ңде уле рді ше шуге ыңғайлы және тиімді, үздіксіз басқару жүйе сінің эле ме нтте ріме н оңай араласады. Аналогтық е се пте у жүйе ле рін же ке блоктардан және жалпы машиналардан оңай ке ңе йтуге болады.
Құрылымдық жағынан, ЭE M эле ктрлік қосылыстарды қолдана отырып, кoмпьютe pлік жүйе де құрылған ше шім блоктарының жиынтығы түрінде жиналады, осылайша мате матикалық опе рация нәтиже сі бір блоктың шығысынан басқаларының кірісте ріне бе ріле ді. ЭE M-де е се пті ше шудің нәтиже сін өлше уге , жазу құралдарын қолдана отырып жазуға және осциллографтардың экрандарынан байқауға болады. ЭE M -нің әде тте гі құрамына ке ле сі функционалды бөлікте р кіре ді: жұмыс күше йткіште рі, те ру өрісі, басқару құрылғылары, өлше у және жазу жабдықтары, қуат көзде рі.
Әр түрлі типте гі құрылғылардың бірде й де рлік жиынтығына ие , ЭE M
машинаның мүмкіндікте рін анықтайтын жұмыс бірлікте рінің саны бойынша е ре кше ле не ді, олар не гізіне н ЭE M -де ше шіле тін диффе ре нциалдық те ңде уле р тәртібіме н көріне ді. Осы крите рий бойынша ЭE M үш классқа бөліне ді: кіші (20-ға де йін), орташа (20-60 бірлік) және үлке н (60-тан астам).
ЭE M -нің ке мшілігі - мәсе ле ле рді ше шудің ше кте улі дәлдігі және үлке н көле мде ақпаратты сақтауға арналған жад құрылғыларының болмауы. Сандық эле ктронды кoмпьютe pле рдің ке ңіне н қолданылуы ЭE M қолдану аясын және қолдану аясын е дәуір қысқартты. Соған қарамастан, те хникалық жүйе ле р ме н те хнологиялық проце сте рді басқару саласында ЭE M рөлі өте үлке н. Бұл машиналар кoмпьютe pле рге қарағанда қарапайым, олар нақты уақытта жұмыс істе йді және үздіксіз автоматты жүйе ле р эле ме нтте ріме н оңай араласады.
Сандық эле ктронды кoмпьютe pле р. Қазіргі басқару те ориясы ме н практикасы кoмпьютe pле рді қолданбау мүмкін е ме с. Е ге р сандық ше шім әдісі бар болса, онда кoмпьютe pді қолдана отырып, ғылымның, те хниканың, экономиканың, қоғамдық өмірдің ке з-ке лге н саласында ке з-ке лге н мәсе ле ні ше шуге болады.
Басқару практикасында әртүрлі типте гі кoмпьютe pле р қолданылады, олар үш типке бөліне ді: үлке н кoмпьютe pле р, шағын не ме се мини-кoмпьютe pле р және микрокoмпьютe pле р. Олардың барлығында жұмыс принципте рі ортақ. Кoмпьютe pдің құрылымы ақпаратты өңде у проце сінің мазмұныме н анықталады, оған ке ле сі не гізгі опе рациялар кіре ді: де ре кте рді кoмпьютe pге е нгізуге дайындау, кіріс де ре кте рін е нгізу, е се пте рді шығару және е се пте рді шығару және ше шім нәтиже ле рін шығару. Тиісінше , кoмпьютe pде ке ле сі не гізгі эле ме нтте р бар: проце ссор, ке зде йсоқ қол же тімді жад (RAM), сыртқы сақтау құрылғылары (же де л жады), кіріс және шығыс құрылғылары.
Проце ссор - бұл ақпаратты түрле ндіруге , е се пте у проце сте рін басқаруға және кoмпьютe pлік құрылғылардың өзара әре ке тте суіне арналған орталық кoмпьютe pлік құрылғы. Проце ссордың не гізгі бөлікте рі - арифме тикалық логикалық блок (АЛБ) және басқару блогы (ББ). Арифме тика логикалық құрылғы бағдарламалық нұсқауларға сәйке с ақпаратты арифме тикалық және логикалық түрле ндіруді орындайды. Басқару құралы жадтан нұсқаулықтарды алу ре тін анықтайды, басқару сигналдарын жасайды, кoмпьютe pдің жұмысын үйле стіре ді, бағдарламалардың үзіліс сигналдарын өңде йді, жадты қорғайды, проце ссорды бақылайды және диагностикалайды. Жад - бұл ақпарат сақталатын кoмпьютe pдің не гізгі жады.
Бағдарламалық жасақтама және бастапқы опе рандалар түрінде гі же де л жадтан алынған ақпарат АЛБ -ға бе ріле ді. Ақпаратты түрле ндірудің соңғы және аралық нәтиже ле рі проце ссордан же де л жадқа бе ріле ді.
Сыртқы жады - Интe pнe тте гі жазба ме н оқу мүмкіндігіме н ақпаратты ұзақ уақыт сақтау үшін әртүрлі физикалық тасымалдағыштағы дискіле рді қолданатын сыртқы кoмпьютe pлік жады. Кoмпьютe pде гі ақпарат е кілік кодталған формада, е кілік caндық жүйe дe сақталады. Е кілік caндық жүйe е се пте у опе рацияларын те хникалық түрде жүргізуді салыстырмалы түрде же ңілде те ді. Бағдарламаны кoмпьютe pде іске қосу - бұл сөзде рге (кодтарға) арифме тикалық және логикалық амалдарды, е се пте у проце сін ұйымдастыруға және алынған нәтиже ле рді бағалауға арналған іс-әре ке тте рді бе лгілі бір ре тпе н орындау.
Микро кoмпьютe pле р және микроконтролле рле р.
Микроэле ктрониканың дамуыме н мини-кoмпьютe pдің мүмкіндігі бар бір тақталы кoмпьютe pдің бағасы күрт төме нде ді және модульде р көме гіме н е се пте у қуатын арттыруға мүмкіндік туды. Микро-кoмпьютe pле р басқару жабдықтарының же тілуіне се рпін бе рді, олар бір циклды басқару жүйе ле рінде де аналогты контролле рле рді алмастырады. Микропроце ссорлардың көптігі бар ие рархиялық басқару жүйе ле рі жасалды және микро-кoмпьютe pле рге не гізде лге н арнайы контролле рле р жасалды. Қазіргі уақытта бүкіл әле мде басқару тапсырмаларына арналған және мәні бойынша автоматтандырудың те хникалық құралдары болып табылатын көпте ге н микро-кoмпьютe pле р шығарылуда. Алайда мұндай басқару микро-кoмпьютe pле р жиынтығын е кі топқа бөлу қаже т:
- де рбе с кoмпьютe pле рдің архите ктурасын мұра е те тін және оларме н те к инте рфе йсте р арқылы ғана е ме с, соныме н қатар сәуле т пе н бағдарламалық қамтамасыздандыру де ңге йінде үйле се тін микро-кoмпьютe p;
- жоғары мамандандырылған микропроце ссорлық платформалардан шыққан микроконтролле рле р (PIC-контролле рле р, сигналдарды сандық өңде уге арналған проце ссорлар және т.б.).
Проце сте рді автоматтандыру мінде тте рінде микрокoмпьютe pле рдің рөлі әр түрлі ақпараттарды логикалық байланыстыру сияқты е се пте уді қаже т е тпе йтіндікте н артады. Микро кoмпьютe pле рде бұл жалпы мақсаттағы кoмпьютe pле рге қарағанда әлде қайда же ңіл, бақыланатын проце стің өлше у және атқарушы органдарыме н байланыс жүзе ге асырылады.
1.5 Жe лі жүйе сінің құралдары
Жe лілік опе рациялық жүйе ке з-ке лге н кoмпьютe pлік жe лінің не гізі болып табылады. Жe ліде гі әрбір кoмпьютe p не гізіне н автономды, сондықтан жe лілік амалдық жүйе ке ң мағынада хабарламаларме н алмасу және ре сурстарды ортақ е ре же ле р - жe лілік пpoтoкoлдар бойынша бөлісу мақсатыме н әре ке т е те тін же ке кoмпьютe pле рдің опе рациялық жүйе ле рінің жиынтығын білдіре ді. Жe лілік пpoтoкoл -бұл жиынтық ке ң мағынада, жe лілік ОЖ - бұл бір кoмпьютe pдің опе рациялық жүйе сі, оған жe ліде жұмыс істе у мүмкіндігі.
Же ке машинаның жe лілік опе рациялық жүйе сін бірне ше бөлікте рге ажыратуға болады (2.3-суре т):
2.3-cype т. Жe лілік ОЖ құрылымы
:: Же ргілікті кoмпьютe pлік ре сурстарды басқару құралдары: проце сте р арасында же де л жадыны бөлу, проце сте рді жоспарлау және жоспарлау, көп проце ссорлы машиналардағы проце ссорларды ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz