انواع سیگنال – به زبان ساده
شاید فکر کردن درباره این تعاریف با بررسی یک موقعیت واقعی آسان‌تر باشد. فرض کنید می‌خواهید رباتی بسازید که روی یک خط راست حرکت کند. در اینجا، سیستم یک ربات و یک خط است. فرض کنید تجهیزی وجود دارد که به ربات این توانایی را می‌دهد تا خط راست را «حس» کند و برای این کار از یک دوربین استفاده می‌کند. در اینجا، سیگنال‌ها داده‌های بصری دوربین هستند. اما بخش سخت ماجرا اینجاست: چگونه سیگنال را بگیریم و برای آنکه بگوییم ربات در ادامه چگونه حرکت کند، از آن استفاده کنیم؟ یک حدس می‌تواند این باشد: اگر ربات در سمت راست خط باشد، آن را سمت چپ هدایت کنید و اگر سمت چپ خط باشد، آن را به سمت راست حرکت دهید. اگر هم روی خط به طور مستقیم حرکت می‌کند، حرکت خود را ادامه دهد. این نوع هدایت مناسب به نظر می‌رسد. شکل زیر نشان می‌دهد که در واقعیت چه اتفاقی رخ می‌دهد.
سیگنال
سیگنال‌ها، همان‌طور که در بالا بحث کردیم، اطلاعات را منتقل می‌کنند. البته، مفیدتر آن است که سیستم‌ها را به عنوان توابعی در نظر بگیریم که متغیر مستقل آن‌ها زمان و متغیرهای وابسته‌شان، برخی داده‌ها هستند. بنابراین، برای مثال، یک تابع سیگنال ممکن است به صورت زیر باشد:
نمودار متناظر با این سیگنال به صورت زیر است.
" width="396" height="397">یک سیستم می‌تواند تعدادی سیگنال ورودی و تعدادی سیگنال خروجی داشته باشد. مثال ربات را در نظر بگیرید. ربات می‌توانست از یک دوربین برای حس رنگ خط استفاده کند. همچنین اگر خط دارای خصوصیات فیزیکی مشخصی باشد، می‌تواند از لاستیک‌هایش برای حس جنبشی بودن خط استفاده کند. حتی اگر خط در مواد خاصی پوشانده شود، می‌تواند از حس نیروهای مغناطیسی استفاده کند. در حالی که سیگنال ورودی معمولاً توسط محیط اطراف سیستم تعریف می‌شود، سیستم کنترل بسیار بیشتری روی سیگنال خروجی دارد. سیگنال خروجی می‌تواند هر چیزی باشد که بتواند به ربات بگوید با فرمان آن چه کار کند.
به این موضوع فکر کنید که سیگنال‌های خروجی ربات چه چیز دیگری می‌تواند باشد. گفتیم که سیگنال خروجی می‌تواند هر چیزی باشد که بتواند به ربات بگوید در ادامه حرکت چه‌کار کند. برای مثال، سیگنال خروجی می‌تواند موارد زیر باشد:
- سرعت دوران چرخ‌ها
- دمای مطلوب همه چرخ‌ها
- یک بردار سه‌بعدی که موقعیت مطلوب بعدی را توصیف می‌کند.
- فاصله مطلوب از خط در گام زمانی بعدی
انواع سیگنال های دیگری نیز می‌توانیم نام ببریم، اما همه سیگنال‌ها انتخاب‌های هوشمندانه‌ای نیستند. انتخاب سیگنال خروجی برای حس کردن، به طراح سیستم بستگی دارد.
انواع سیگنال های پایه
انواع سیگنال های مختلفی وجود دارند و اغلب، سیگنال‌ها از چند سیگنال دیگر تشکیل شده‌اند. در اینجا، چند سیگنال پایه و توابع سیگنال متناظر با آن‌ها را معرفی می‌کنیم.
تابع پله واحد
این سیگنال یک سیگنال واحد با اندازه ۱ را در زمان ۰ می‌فرستد که به مدت نامحدود ادامه دارد. اصطلاح «واحد» برای مشخص کردن این موضوع است که دامنه سیگنال برابر با ۱ است. اگر اندازه برابر با ۱ نباشد، سیگنال یک پله است. پله واحد به عنوان تابع هویساید (Heaviside Function) نیز شناخته می‌شود:
$$ \large u ( t ) = \begin {cases} 1 & \mbox {if } t \geq 0 \\\\ 0 & \mbox {if } t \lt 0 . \end {cases} $$مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید
