嵌入计算机的控制系统：软件工程导论

可以把数字计算机作为嵌入式设备植入控制系统中的每个部分。例如,针对图8-2和图8-3,可以把计算机作为控制器的计算核心,许多被控系统中也有计算机,自适应决策也是由计算机软件实现的,复杂的传感器(群组)中也有计算机等。这就形成了如图8-4所示的到处都用冯·诺依曼计算机进行数据或信息加工处理的控制系统。

图8-3 自适应的闭环控制系统

图8-4 嵌入计算机的控制系统

如果输入和输出向量是时间连续的变量,那么,这样的系统可以转换为时间离散的系统,这样,如果原先用INPUT(t)和OUTPUT(t)表达连续的输入输出向量,现在需要用INPUT(ti)和OUTPUT(ti)表达,其中的ti表示,t0、t1、t2…取样的时间点。取样间隔Δt=ti-ti-1。(www.xing528.com)

取样间隔Δt足够小时或满足采用原理要求时,系统的信息是不会丢失的,或丢失得很少。

然而,由于被控系统的动力学特征(方程)可能是时间连续的,因此,必须解决数字量和模拟量的相互转换,分别称之为A/D 转换器和D/A 转换器,如图8-5所示。

图8-5 A/D、D/A 转换器示意图

实际上,冯·诺依曼计算机的字长总是有限的,不能表达连续的函数,因此,基于计算的控制系统总是离散的。好在物理设备或运动物体总是有惯性的,这样离散信号转换为模拟信号后,引起的物体运动也是连续的,虽然微观上是离散的。