多路脉冲数字流的实现方法及意义

　　在计算机技术飞速发展和日益普及的数字信息时代,机、电、液传动方式之间不仅越来越相互融合,而且也越来越相互竞争。一个典型的事例就是, 20世纪80年代功率步进电机把曾经风行一时的电液脉冲马达几乎完全挤出了数控机床的领域[1]。这中间虽然有诸多因素,但是,电传动系统与计算机的连接和信息交换比流体系统更为方便则是其中之一。由于流体系统的工作介质是非导电的,油液的流动又是连续模拟式的,因此,流体系统不能直接和计算机这样的数字部件对接与互联,从而受到电传动系统的挑战和威胁就是自然而然的事情。

　　因此,在流体技术领域,在越来越多地利用现代电子技术的发展成果、更多地把系统的逻辑控制功能交由电子装置来承担的同时,开发和利用流体本身的信息资源也是一个亟待解决的任务,并且是根本的解决方案。随着科学技术的不断发展和进步,一些规模庞大、结构复杂、涉及众多控制和信息处理问题的流体系统会越来越多,对流体系统数字化程度的要求会越来越高。所以,可否吸收和借鉴数字电子技术中的一些思想和方法,把象时钟、主频、总线、通道、事件、任务、工作状态字等不一而足的这些计算机、信息技术中的常用技术,移用到流体系统中来构成真正的数字流体系统;如果可以的话,在数字流体系统中,它们又会有什么样的具体含义,所有这些,都将是饶有兴味的问题。作者提出的多路脉冲数字流方法即是针对这一问题的一个技术构想。

　　1　脉冲数字流的数学描述

　　众所周知,流体系统在工作时,其中的工作介质处于连续不断流动的状态,系统的工作参数(压力和流量)也是在连续不断地变化着,其中没有能被计算机直接利用的信息,称之为模拟式流动。

　　为了实现流体自身真正的数字化,可设想把模拟式的流体Q(t)进行离散和量化,即实行一个采样过程。采样开关每隔一定的时间T闭合一次,闭合时间τ后立即打开。开关打开时,信号通道切断,输出端没有信号。如此以来,连续模拟式的流体信号Q(t),经过采样开关的作用,在输出端就变成为一系列接连不断的流体脉冲序列信号QT(t)。

　　在nT时刻的流体信号QT(nT),可近似为一个矩形窄脉冲,它可用位于nT时刻和nT+τ时刻的两个阶跃信号相减的结果来表示,即

　　QT(nT)=Q(nT)·[1(t-nT)-1(t-nT-τ)] 　　(1)

　　矩形窄脉冲的面积为Q(nT)×τ,可用等冲量的δ函数来进行理想化的表示,即

　　QT(nT)=Q(nT)·τ·δ(t-nT) 　　(2)

　　则输出端的流体脉冲序列信号QT(t)就可表示为

　　由于采样时间τ是定值,为了方便,把τ归并到采样器后的系统中去,此处不再写出。最后,式(3)就可表示为以下的诸种形式