KURZUS: Számítógépes folyamatirányítás
MODUL: A feladat
Jelek, jelátvitel
Cél: A lecke célja, hogy a tananyag felhasználója | |||
| |||
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha | |||
| |||
Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. | |||
Kulcsfogalmak | |||
| |||
A lecke feldolgozása során jegyezze meg a kulcsfogalmak definícióit. | |||
Az irányítási műveletek információátviteli, illetve - átalakítási műveletek, ami azt jelenti, hogy az irányító rendszer működésében csak az információáramlásnak van szerepe, az anyag- és energiaáramoknak csak annyiban, amennyiben azok információt hordoznak. Másfelől, lévén az információ absztrakt, matematikai fogalom, önmagában, közvetlenül sem át nem vihető, sem fel nem dolgozható, így azt valamilyen, fizikailag manipulálható anyagi hordozóhoz kell kapcsolni. A fizikai hordozóra ültetett, materializálódott információ a jel. | |||
Információ hordozására minden mérhető fizikai mennyiség alkalmas. A jel valamely mérhető fizikai mennyiség olyan értéke vagy értékváltozása, melynek információtartalmat tulajdonítunk. Fontos hangsúlyozni, hogy egy fizikai mennyiség értéke önmagában még nem jel. Jellé csak akkor és azáltal válik, ha érzékeljük, és ha számunkra jelent valamit, hogy az értéke ennyi vagy annyi, ha tehát értelmezzük. Ezt úgy is fogalmazhatjuk, hogy míg egy fizikai mennyiségnek minden körülmények között van valamekkora értéke (legalábbis a klasszikus fizika szerint: ami van, az valamekkora is), ez az érték nem mindig képvisel egyúttal jelet is. | |||
A jeleknek az irányítási rendszerben betöltött szerepük szerint két csoportját különböztetjük meg. Az egyik csoportot azok alkotják, amelyek az irányító rendszerhez kötődnek és csak akkor léteznek, ha az irányítási rendszer is létezik, illetve működik. A másik csoportba az irányított rendszer és a környezet állapotát tükröző jelek tartoznak. Ezek az irányítástól függetlenül - anélkül is - léteznek (pl. ha csak mérjük őket). Az ilyen jeleket megkülönböztetésül jellemzőknek nevezik. | |||
A jelek időben létező, időben változó objektumok. Az egyszerűbb jelek matematikailag egyváltozós valós függvényként írhatók le: J=J(t), ahol a független változó mindig az idő, a függvényérték pedig a jelhordozó fizikai mennyiség értéke. | |||
Korábbi ismeretei alapján mondjon példákat jelekre! Gondolja át jellemző tulajdonságaikat! Próbálja csoportokba sorolni őket valamilyen, Ön által ismert szempont (vagy szempontok) szerint! | |||
A jeleknek igen sok fajtája létezik. Feloszthatók időbeli lefolyásuk, értékkészletük, az általuk hordozott információ megjelenési formája, értékük meghatározottsága, stb. szerint. Az irányítási rendszerek konkrét felépítését és működési módját alapvetően a bennük terjedő jelek tulajdonságai determinálják, így az alább következő osztályozás nem csak a jelek, hanem részben az irányítási rendszerek osztályozásának is tekinthető. | |||
| |||
Mondjon véleményt: vajon minden jelre ráilleszthetjük-e a fenti négy szempont mindegyikét, vagyis minden jelről egyidejűleg négy független jellemzőt mondhatunk-e? | |||
Képezhető még a jeleknek egy természetes, ám triviális felosztása: a jelhordozó mennyiség szerinti osztályozás. E vonatkozásban annyiféle jelről beszélhetünk, ahányféle fizikai mennyiség létezik. Az irányítástechnikai gyakorlatban a leggyakrabban (és egyre inkább) villamos jeleket (feszültség, áram, impedancia) használnak. Ebből aztán úgy tűnik, hogy az irányítástechnika a villamos szakma inherens (velejáró) része, és irányítani csak villamosan lehet. Ez egyáltalán nem így van; a villamos jelek nagyfokú dominanciájának oka az, hogy ezek átvitele és feldolgozása sokkal egyszerűbb és gazdaságosabb, mint más jeleké, és a jelfeldolgozás technikai apparátusa jelenleg itt a leggazdagabb és a legkifinomultabb (pl. elektronikus számítógép). | |||
Az irányítási rendszerben a működés során az információ okságilag szigorúan meghatározott irányban - az ún. hatásirányban - áramlik. Az irányító rendszer egyes szerkezeti részei, (berendezései, szervei) elemi jelfeldolgozó, jelátalakító műveleteket végeznek. Ezek összességének eredményeként valósul meg az irányítás. A rendszer működésének elméleti vizsgálatakor az egyes szerkezeti elemeket olyan absztrakt modellel helyettesítik, amely nem ad számot az elem felépítésének és fizikai működésének konkrét jellemzőiről, hanem csak a jelátviteli tulajdonságokra terjed ki. Ezt a modellt tagnak nevezik. Az egyes tagokat információátviteli csatornák - jelvezetékek - kapcsolják össze egymással, így az irányítási rendszer funkcionálisan egy jelátviteli hálózatnak tekinthető. Az információáramlás kötött iránya miatt minden tag két kitüntetett, fel nem cserélhető ponttal - a bemenettel és a kimenettel - rendelkezik. A jel a bemeneti ponton lép be a tagba, majd a tag által megváltoztatva a kimeneten távozik (1. ábra). | |||
| |||
A tagokat az a) ábrán látható szimbólummal szokás jelölni. A nyilak az információáramlás irányát és egyúttal az információátviteli utakat jelölik. A tag bemenőjele xb, kimenőjele xk . A nyílirány meghatározza a hatásirányt, vagyis a jelek oksági kapcsolatát. A tag jelébe írt kifejezés a tag funkciójára utal. A b) és a c) ábra két különleges tagot, egy jelösszegzőt és egy különbségképzőt ábrázol. Az összegző két vagy több jel összegét képzi, a különbségképző pedig alkalmas két bemenőjele különbségének előállítására. A szabályozó rendszerekben a különbségképző alapvető jelentőségű, amennyiben képes a kívánt és a tényleges állapotot jellemző jelek összehasonlítására és az eltérés mértékének előállítására. A d) ábra egy jel-elágazást mutat. Ennek jellegzetessége, hogy az elágazási pontba befutó információ minden kimeneti irányban csorbítatlanul terjed tovább. A fenti elemek felhasználásával megalkothatjuk, a teljes irányítási rendszer jelátviteli modelljét az un. hatásvázlatot, amely a működés kvantitatív vizsgálatának alapvető eszköze. | |||
Lépjen ki a tananyagból! Gondolja át a lecke tartalmát, rekonstruálja a szerkezetét! Vegyen elő egy lapot és írja le a lecke vázlatát! Ne sajnálja az erre fordított időt! Ha gondosan megcsinálja, már majdnem tudja is az anyagot. |
Önellenőrző kérdések | |||||||||||
1. Saját szavaival fogalmazza meg a jel fogalmát! | |||||||||||
2. Sorolja fel a jelek osztályozási szempontjait! | |||||||||||
3. Lehet-e egy digitális jel folytonos?
![]() | |||||||||||
4. Igaz-e, hogy az analóg jelek mindig folyamatosak?
![]() | |||||||||||
5. Írja le (az alábbi ábra alapján) mit értünk jelátviteli modell alatt, és sorolja fel a modell elemeit! | |||||||||||
6. Jelölje meg az igaz állításokat!
![]() |