数字调试制器的设计与调试

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[摘 要]数字调试制器是重要的测量元件，其设计重点主要侧重于精度提高和减少噪音与功耗两个方面。由于数字调试制器设计具有误差大和调试不方便的缺点，为了更好的抗干扰性、灵活的参数整定，需要利用数据调试方法，以此来提高系统的动态响应特性。

[关键词]数字调试制器；系统；设计；调试

中图分类号：F126.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0284-01

数字调试制器多数采用多用多晶硅或薄膜电阻材料，因此具有调节精度高和低噪声等特点，同时具有能抗振动，使用寿命长、不易受环境温度影响等优点，其也是一种有发展前景的新型器件，而且任何用电阻进行参数调整或控制的领域都可用数字电位器构成可编程模拟电路进而进行调整。随着数字计算机化技术的发展，数字调试制器的重量逐渐减轻，且便于维护保养，任何一个参数的改变都允许在脱机的情况下进行预设。但是不管数字调制器如何精密，都需要经过科学合理的调试，只有调试电声系统才能充分发挥相应的效果功能。

一、数字调试制器概述

数字调试制器的音频信号是由不同频率和振幅的波叠加在一起，而数字音频信号是对时间坐标按相等的时间间隔做采样，每个数值按顺序排列起来就是数字音频信号了。由于对信号进行处理加工的设备都是功能单一的，所以要组成一个完整的系统，必须联合多种设备来组成.。数字调试制器的原理是将不同频率和振幅的波叠加在一起，而数字音频信号是对振幅做量化。单位时间内的一段声波被数字化后变成一串数值，相应抽样点的振幅值按顺序排列起来就是数字音频信号了，这就是模拟-数字转换过程。由于数字处理器调控方便，而过去的传统的模拟式因调控设备分布广，使用操作时间长，导致成本高，调控繁琐。而目前的数字音频控制器操作简便，只需要按一个按键就可以进行系统的转换和调控。

二、数字调试制器的设计与调试

（一）数字调试制器的设计

1.模拟离散化设计

数字调试制器要实现多回路控制，就必须在计算机控制系统中进行初步设计，用离散系统的理论直接求出控制器的脉冲传递函数，离散近似后数字控制器的阶跃必须与模拟调节器的阶跃响应的采样值相等。在计算机控制系统中，经过适当的变换就可以变成纯粹的离散系统，这种离散化设计方法也叫直接设计法；另一种方法是将计算机控制系统近似地看成是一个连续变化的模拟系统，用模拟系统进行分析和设计，就可以得到数字控制器。

2.零阶保持器设计法

数字调试制器必须与模拟调节器的阶跃响应采样值相等，实质上就是在模拟调节器前面串联一个零阶保持器，从而最得到数字控制器的脉冲传递函数。

3.根匹配设计法

根匹配法与模拟调节器的传递函数有相同的增益，其是在根匹配法的基础上为数字调试制器有相同的增益所做出的一种改进的变换方法。修改的根匹配法首先采用根匹配法求出数字控制器的脉冲传递函数，其次用修改的根匹配法求出并写出其差分方程。

4.控制规律设计法

只要数字调试制器的积分偏差不为零，就可以有效消除稳态误差。但是积分调节作用很弱，无法克服扰动的影响，导致调节过程延长。因此需要把比例环节和积分环节结合起来，就可以消除系统的稳态误差。在偏差出现或变化的瞬间要对偏差量的变化作出反应，而且还要对偏差量的变化作出曲线图，换句话说，就是根据偏差变化的趋势，在调节器中加入微分作用，不仅可以加快了系统的调节速度，而且还能改善了控制过程的动态品质。微分调节器对偏差的任何变化都会产生控制作用，通过阻止偏差的变化偏差变化来克服数字调试制器的积分振荡。对于固定偏差无法消除稳态误差的，因此需要把比例环节和微分环节结合起来来改善构成比例。

（二）数字处理器与系统调试技巧

采用PID调节器，使系统的静态特性和动态特性都得到改善，因此在在工业控制领域，实际的控制系统只能做到系统的输出在滞后时间τ后，才能选择合适的参数，经过原系统的滞后时间就可以准确地跟踪输入，这也是大量应用PID调节器的原因。

1.增益结构的调整

我们在进行数字调试制器电声系统调试时必须要了解这个系统的各方面的信息，要掌握该场合所需要的最合适的声压级范围。如：如果背景是音乐系统，需要依靠音乐内涵来拉动消费，所以70-80分贝的声压级是比较合适的；流行歌曲现场演出则需要90-120分贝的声压级是适合的。其次还要了解系统中每一环节设备的主要性能和数据。只有对系统中主要器材设备的性能和技术指标了解，才能科学的增益结构的设置，如果胡乱地设置增益进程，一味地降低信号电平会听到很大的噪声。

2.科学设置调音台上的输入增益

为了避免噪音，最有效的解决办法就是将各个增益的量值都设置为最大增益值的70%，先用音频实时分析仪器对系统进行调整，在最后客观评价大型硬件系统。

3.注意调试系统的均衡性

注意不同频率距离音源不同距离时的不同衰减，在调试的时候要注意不要把自己的偏爱音色强加在固定系统上。作为声系统的调试，应该尽量把声音调得均衡一些是非常重要的。

4.被控对象的选择

实时性是数字调试制器控制系统中一个非常重要的指标，被控对象的选择应该满足实时性要求。对变化过程比较快的系统采样周期可以小一点，指标要求以减小系统的纯滞后为主。在工业控制系统中，大多数被控对象都要根据不同的变化过程，确定不同的选择范围。如果被控对象小于带有纯滞后环节，就要根据选择的控制度，选择类似模拟调节器的响应曲线法来整定数字控制器的各个参数，这种方法是一种简易工程整定方法，它需要在开环状态下测出被控对象的相关参数，从而消除滞后特性所造成的影响，以逐渐提高数字调试制器被控系统的稳定性。

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