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采样周期指的是PID控制中实际值的采样时间间隔,其越短,效果越趋于连续,但对硬件资源的占用也越高。


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选择范围:

理论:香农采样定理

经验:实际值突变能力 

如何理解 香农采样定理香农采样定理,又称奈奎斯特采样定理,是信息论,特别是通讯与信号处理学科中的一个重要基本结论。1924年奈奎斯特(Nyquist)就推导出在理想低通信道的最高大码元传输速率的公式:理想低通信道的最高大码元传输速率B=2W,信息传输速率C=B*log2N 。(其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度)


定义:

为了不失真地恢复模拟信号,采样频率应该不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍。  


信号

信号的书面解释是表示信息的物理量。通俗来说就是承载了一定信息的某个东西,比如下课铃就是承载了下课信息的声音,不管老师还是学生听到下课铃都知道这堂课已经结束了,可以进行其他活动了。

工程上经常处理的一类信号叫做时变信号,就是说某一个物理量随时间变化所产生的信号,这里举一个简单的例子,把我上午出门的时刻设置为0时刻,研究我离家距离与出门时间的关系,可以得到这样一个信号(我离家的距离)


虽然我不知道研究这个信号有什么用,但这确实是一个时变信号。

在电子工程中,我们最常研究的时变信号是电压随时间变化的关系,也就是常说的电压波形,如50Hz市电的电压波形如下图:


连续与离散

从宏观尺度上来看,我们生活在一个连续的物理世界中。所谓连续的意思是物理量是连续变化的,比如我举的第一个例子,研究我出门时刻后,所用时间与离家距离的关系,这次回去拿好钥匙发现要迟到了,于是我发动了瞬间移动技能,我从半路瞬间移到了公司,这样在离家距离上就不连续了,这在现实世界中是不可能的。当然现实世界中时间也是连续的,不可能出现一份一份的时间。


虽然现实世界是连续的,但我们所使用的电子计算机,工作模式却不是连续的。比如某新式的CPU主频为3.6GHz,这说明这款CPU在1秒钟时间里可以执行3,600,000,000次某种操作,虽然这个CPU执行一次操作的耗时非常短,光也只能传播8cm,但仍然是离散的(时间上的离散)。比如新式SSD容量是500GB,也就是能存储4,000,000,000,000个0或者1,但仍然只能存储有限的数据(空间上的离散)。

这就带来了一个问题:为了让计算机能够处理真实的物理信号,需要把连续的物理信号离散化。我们习惯上把连续信号时间的离散化叫做采样,而把幅度上的离散化叫做量化,采样定理研究的是时间离散化的问题。


如何采样

为了把信号从时间上离散化,我们以固定的时间间隔对信号幅度进行取样,这样我们就能得到一个序列来表示所需要的信号。也就是说采样后的信号,在时间上不连续了,相邻采样点之间的数据没有。

接着一开始的例子,现在把信号进行采样,得到了[0,1,2,3,3.1,1,1.2,4,6,6,6,6,6]这样一个采样后的信号,一般把这样信号叫做离散时间信号(简称离散信号),与采样之前的连续时间信号区分开。采样所得到的离散信号很容易被计算机进行处理并存储。


需要注意连续信号和离散信号只是说信号在时间上是否连续,而不是是否拥有无限的长度,连续信号可以是有限长的,离散信号也可以是无限长的。


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