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计算机控制系统 哈尔滨工业大学（威海）控制科学与工程系 2011.03.02 第二章 采样与数据保持 §2.1 计算机控制系统中的信号 §2.2 理想采样过程的数学描述 §2.3 信号的恢复与重构 第二章 采样与数据保持 §2.1 计算机控制系统中的信号 §2.2 理想采样过程的数学描述 §2.3 信号的恢复与重构 §2.1 计算机控制系统中的信号 基本概念 信号分类 A/D中的信号 D/A中的信号 计算机控制系统中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 一、基本概念 消息 待发送的一种以收、发双方事先约定的方式组成的符号 信号 人们把用于描述、记录和传输消息的任何物理状态随时间变化的过程称为信号，我们仅讨论电信号 信息：包含在消息中的有效成份 §2.1 计算机控制系统中的信号 二、信号分类 确定信号 信号为一个确定的时间函数 随机信号 周期信号 按一定时间间隔重复某一变化规律的信号 非周期信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 二、信号分类 按时间分： 连续时间信号 在某时间间隔内，对于任意时间值（除若干不连续的点外）都可以给出确定的值 离散时间信号 仅在某些不连续的规定瞬时给出函数值，其它时间函数未定义 §2.1 计算机控制系统中的信号 二、信号分类 按幅值分： 连续幅值 信号幅值可以连续变化 离散幅值 幅值具有最小的分层单位 (只取离散值) 数字(二进制) 一定位数的二进制编码形式表示 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 1 采样 采样 把时间上连续的信号转变成时间上离散的脉冲或者数字序列的过程 采样开关 采样中完成信号转换的装置 采样周期 采样开关相邻两次闭合之间的间隔时间 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 1 采样 均匀采样 在整个采样过程中，采样周期不变 非均匀采样 随机采样 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 2 量化 把采样时刻的信号幅值按照 最小量化单位选取 f(kT)=Lq §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 2 量化 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 2 编码 把整量化分层信号变换为二进制码的形式，即用数字量表示 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 2 编码 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 三、A/D中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 四、D/A中的信号 把数字编码信号转换为时间连续信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 四、D/A中的信号 1 解码 把数字量转换成幅值对应的脉冲信号 解码器 §2.1 计算机控制系统中的信号 四、D/A中的信号 1 解码 §2.1 计算机控制系统中的信号 四、D/A中的信号 2 保持 脉冲信号转换成时间连续变化的信号 保持器 （信号恢复器） §2.1 计算机控制系统中的信号 四、D/A中的信号 2 信号恢复器 §2.1 计算机控制系统中的信号 四、D/A中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 五、计算机控制中的信号 §2.1 计算机控制系统中的信号 基本概念 信号分类 A/D中的信号 D/A中的信号 计算机控制系统中的信号 第二章 采样与数据保持 §2.1 计算机控制系统中的信号 §2.2 理想采样过程的数学描述 §2.3 信号的恢复与重构 §2.2 理想采样过程的数学描述 一、采样过程描述 二、理想采样信号的时域描述 三、理想采样信号的复域描述 四、理想采样信号的频域描述 五、采样定理 §2.2 理想采样过程的数学描述 一、采样过程描述 二、理想采样信号的时域描述 三、理想采样信号的复域描述 四、理想采样信号的频域描述 五、采样定理 §2.2 理想采样过程的数学描述 一、采样过程描述 采样器：开关 采样周期：T Tp且p≈0 理想采样过程 §2.2 理想采样过程的数学描述 一、采样过程描述 采样频率： 采样角频率： 单速率系统：系统中多个采样器的采样周期相同 多速率系统 §2.2 理想采样过程的数学描述 一、采样过程描述 二、理想采样信号的时域描述 三、理想采样信号的复域描述 四、理想采样信号的频域描述 五、采样定理 §2.2 理想采样过程的数学描述 二、理想采样信号的时域描述 1. 理想采样的数学描述 对于连续函数f(t)采样，得到数字序