Iako smo tijekom opisa pojedine strukture neke od kriterija odabira već spominjali, navedimo ih ovdje sve zajedno. Četiri su osnovna kriterija za izbor odgovarajuće strukture realizacije impulsne prijenosne funkcije:

a) zahtjev za potrebnom memorijom,

b) zahtjev za radom u realnom vremenu,

c) zahtjev za minimizacijom vremena proračuna, i

d) zahtjev za minimizacijom osjetljivosti na vrijednosti parametara.

Zahtjev za memorijom vezan je s brojem elemenata za kašnjenje. Što realizacija ima više elemenata za kašnjenje, to ona zahtijeva više memorije. Danas ovaj zahtjev i nije toliko bitan. Memorija je jeftina, pa se puno više pažnje posvećuje zahtjevu za rad u realnom vremenu koji je usko vezan sa zahtjevom za minimizaciju vremena proračuna.

Radi se o tome da je ukupno trajanje proračuna upravljačke veličine u(kT) vezano s odabirom perioda uzorkovanja. Novi se uzorak ne može uzeti dok se nije proračunalo upravljanje za prethodni diskretni trenutak. Vrlo je važno i kašnjenje upravljačkog signala u odnosu na trenutak uzimanja ulaznog signala pogreške e(kT). Upravljački se signal dovodi na izvršni uređaj u trenutku (kT+t_k), gdje je t_k vrijeme potrebno da se proračuna upravljačka veličina i napravi D/A pretvorba. Naravno da u praksi želimo minimizirati ovo vrijeme. Ovaj je zahtjev posebno važan ako vođenje realiziramo računalom s ograničenim procesorskim mogućnostima kod kojega je frekvencija procesora mala. Naravno da na Intelovom Pentium procesoru s taktom 2 GHz problema u realizaciji vođenja većine realnih sustava neće biti, ali koristimo li Dallasov procesor koji je ugrađen u mrežno ugradbeno računalo TINI čiji takt ne prelazi 75MHz, onda problem postoji i nastojimo izabrati realizaciju kod koje je trajanje proračuna najmanje.

Dužina proračuna proporcionalna je broju, vrsti i trajanju aritmetičkih operacija. Pri realizaciji impulsne prijenosne funkcije koriste se aritmetičke operacije množenja i zbrajanja uz dodatne operacije zapisa u memoriju i operacije pomaka iz jednog registra u drugi. Najkritičnija je operacija množenja koja traje najduže. Međutim isto je tako važan broj novih operacija koje se u pojedinom diskretnom trenutku treba napraviti. Određeni broj operacija koji se odnose na prošle uzorke može se napraviti i nakon predaje upravljačkog signala D/A pretvaraču i pripremiti za proračun u sljedećem diskretnom trenutku vremena. Ono što se ne može pripremiti unaprijed su sve operacije koje se provode sa signalom e(kT). Što realizacija ima više operacija koje se provode s e(kT) to će vrijeme proračuna do trenutka kada se upravljački signal može predati D/A pretvaraču biti duže. Na primjer usporedimo direktnu 1D strukturu i paralelnu strukturu. Za naš primjer diskretnog sustava drugog reda prikazuje ih slika  6.1.10.

Slika 6.1.10. Usporedba direktne 1D i paralelne strukture

Lako je uočiti da se kod direktne 1D strukture ulazni signal e(kT) najprije zbraja na prvom sumatoru zatim se rezultat množi s konstantom i ponovo zbraja s vrijednostima koje su mogle biti izračunate i prije očitavanja e(kT) zato što se odnose na prošlost ulaznog signala. Dakle sve skupa tri operacije s ulaznim signalom e(kT). Kod paralelne realizacije imamo samo jedno sumiranje sa signalom e(kT), a sve ostalo se može izračunati prije.

Tablica na slici 6.1.11 prikazuje brojeve operacija za različite strukture realizacije uz pretpostavku jednakog broja polova i nula impulsne prijenosne funkcije.

Slika 6.1.11. Broj operacija za različite strukture realizacije (n je broj polova i broj nula impulsne prijenosne funkcije, a m najmanji cijeli broj veći ili jednak n/2)

Četvrti je zahtjev - zahtjev za minimizacijom osjetljivosti na vrijednosti parametara. Njega smo već spomenuli kod direktne realizacije. Problem je u tome što se digitalni regulator primjenjuje na računalu koje ima ograničenu dužinu riječi. Ona s jedne strane utječe na preciznost prikaza koeficijenata impulsne prijenosne funkcije, a s druge strane i na točnost aritmetičkih operacija.

Pogledajmo najprije problem zaokruživanja (kvantizacije) koeficijenata. Računamo li diskretne regulatore u nekom od simulacijskih programa koeficijenti se iskazuju s točnošću od desetak decimala. Primjenom na procesorima ograničene duljine riječi koeficijente moramo zaokružiti. Kod 16 ili 24 bitnih procesora to i nije toliko problem. Kod 16 bitnih je točnost prikaza koeficijenta 4 decimale, a kod 24 bitnog čak 7 decimala, pa se problem može eventualno javiti na primjer kod 8 bitnih procesora. Međutim treba stalno imati na umu da smo regulator proračunali na temelju modela sustava koji se vodi, a greška modeliranja je sigurno veća od greške kvantizacije. Ipak spomenimo da su neke od struktura osjetljivije na varijacije koeficijenata. To su prvenstveno one kod kojih u slijedu imamo više operacija, na primjer svi oblici direktne realizacije. Serijska i paralelna realizacija su manje osjetljive na promjene vrijednosti koeficijenata.

Kod realizacije diskretnih regulatora pojavljuju se dvije operacije: zbrajanje i množenje. Zbrojimo li dva B-bitna broja dobiveni rezultat će imati (B+1) bit. Ukoliko je rezultat ograničen odozgo, najznačajniji bit je uvijek redundantan, pa se bez gubitka točnosti može ispustiti. Tako i rezultat ima B bitova. Ovo povlači zahtjev praćenja mogućeg preteka (eng. Overflow) i uvođenja strategije skaliranja koja je dosta značajna pa o njoj govorimo u poglavlju 6.2.1.

Pomnožimo li dva broja od B bita rezultat ima 2B-1 bit. Ograničavanje rezultata na B bitova ponovo otvara problem zaokruživanja i promatra se kao kvantizacijski šum (šum zaokruživanja). Trebamo spomenuti i to da je zaokruživanje u osnovi nelinearni proces, pa može doći i do pojave ograničenih oscilacija. I o tome ćemo govoriti u poglavlju 6.2.2.

.: Sljedeća stranica > Problemi implementacije (primjene) digitalnog vođenja