Лекция 14.
L x t x t e ptdt x nT e pTnd nT T x nT z n TZ x nT - дискретное преобразование Лапласа (Z -
0 0 n 0
преобразование).
Все свойства, известные из преобразования Лапласа распространяются и на Z -преобразование.
Z epT - оператор сдвига оригинала во времени на T .
Z 1 - запаздывание на T .
L h t H p
Z h nT H z
|
|
|
|
|
|
|
|
nT |
|
|
|
|
|
|
T |
n |
|
|
|
|
|
|
b |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Z |
|
h nT |
|
Z |
|
1 |
e |
|
|
|
T |
Z |
|
|
bZ an |
|
b |
; |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 az 1 |
|
T |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
a e |
|
|
|||
1
b T
c C
относительнаяугловая сопряженная частота
Проще записать передаточную функцию, следовательно сделать преобразование H p H z
1 |
|
1 |
|
|
k |
|
Tk |
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 p |
p |
1 |
p p |
p T |
z |
1 |
|
T |
1 |
|
1 |
|||||
|
|
|
1 e 1 |
|
|
1 e |
|
z |
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
10.2. Функциональная схема и импульсная характеристика цифрового звена.
Y z X z H z
Y z X z b 1 az 1
Y z aY z z 1 bX z
Z 1 Y z aZ 1 Y z z 1 bZ 1 X z
y nT ay n 1 T bx nT
Получили линейное разностное уравнение с постоянными коэффициентами, ему соответствует линейное дифференциальное уравнение с постоянными коэффициентами, с помощью которых описываются линейные аналоговые системы.
В аналоговом случае нужно было бы решать эти дифференциальные уравнения, в цифровом – можно сразу строить функциональную схему.
b- по знаку совпадают с коэффициентами передаточной функции, a - имеет противоположный знак.
xnT
nTy
b 


T 
a
Подадим единичное воздействие.
n |
x nT |
y nT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
b T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
ab T |
|
e T |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0 |
a2b T |
|
e 2T |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1
© Дорошенко Е., Подкопаев И.
3 |
0 |
a2b T |
|
e 3T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- импульсная характеристика совпадает с импульсной характеристикой аналогового прототипа в продискретизированные моменты времени.
0 1 2 3
10.3. Частотная характеристика цифрового инерционного звена.
H p H i
p i
H z |
H |
|
ei t |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ept ei t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
H z |
|
|
b |
|
|
|
bz |
b |
|
epT |
b |
ei T |
... H i T |
|||
|
|
|
|
|
|
|
epT a |
ei T a |
||||||||
1 az 1 |
|
|
|
z a |
|
|
||||||||||
A i T |
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 2acos T a2 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
i t arctg |
|
|
asin T |
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 acos T |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
c 0.5, b 0.5, T 0.5, a 0.606 .
АЧХ:
Y











0.33 0.5 |
X |
A 0 1.264, |
A 0.31 |
Отличие тем меньше, чем меньше cT .
2
© Дорошенко Е., Подкопаев И.
ФЧХ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fmin T arccosa |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
asin arccosa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
fmin T arctg |
1 a |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11. Цифровые стандартные фильтры m nго порядка. |
|
|
|
|
|||||||
Любая линейная система имеет передаточную функции в виде дробно-линейной функции m nго порядка. |
|
|||||||||||||||||
b pm ... b |
|
|
|
b z0 |
... b z m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
H p 0 |
|
m H p 0 |
m |
|
z n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
a |
0 |
pn ... a |
n |
|
|
1 a z 1 ... a |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для того, чтобы система имела импульсную характеристику, необходимо, чтобы n m. |
|
|
|
|
||||||||||||||
H p m H z m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разобьем H p |
на сумму простых дробей: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
n |
kr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
r 1 |
p pr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hr p |
kr |
|
krT |
p pr |
|
||
|
1 eprT z 1 |
||
Коэффициенты числителя у элементарных дробей, соответствующих комплексным корням – комплексно сопряженные.
Просуммируем пару таких элементарных дробей:
|
f ig |
|
f ig |
|
T f ig |
|
T f ig |
... |
b bz 1 |
|
|
, где b0 2 fT , |
b1 2e xT fT cos yT gT sin yT , |
|||
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
||||||||
|
x iy |
x iy |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 e x iy T z 1 |
1 e x iy T z 1 |
|
1 a1z |
1 a2z |
2 |
|
|
|||||
a 2exT cos yT , a |
2 |
e2xT . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара элементарных функций, соответствующих комплексно сопряженным корням образуют цифровой фильтр второго порядка. Таким образом, среди фильтров – только фильтры первого и второго порядка.
3
© Дорошенко Е., Подкопаев И.