exponenta event banner

Квантование

Точность, диапазон и масштабирование типов данных с фиксированной точкой

При разработке динамической системы с использованием арифметики с плавающей запятой, как правило, не нужно беспокоиться о числовых ограничениях, поскольку типы данных с плавающей запятой имеют высокую точность и дальность. И наоборот, при работе с арифметикой с фиксированной точкой необходимо учитывать следующие факторы при разработке динамических систем:

  • Квантование

    Значения фиксированной точки округляются. Поэтому выходной сигнал на установку и входной сигнал на систему управления не имеют тех же характеристик, что и идеальный дискретно-временной сигнал.

  • Переполнение

    Добавление двух достаточно больших отрицательных или положительных значений может привести к результату, который не вписывается в представление. Это отрицательно скажется на системе управления.

  • Вычислительный шум

    Накопленные ошибки, которые являются результатом округления отдельных членов в пределах реализации, вводят шум в управляющий сигнал.

  • Предельные циклы

    В идеальной системе выход стабильной передаточной функции (цифрового фильтра) приближается к некоторой константе для постоянного входа. При квантовании возникают предельные циклы, когда выходной сигнал колеблется между двумя значениями в установившемся состоянии.

  • Точность
    Ограничения точности, влияние округления и заполнения
  • Диапазон
    Ограничения на дальность, недолив и переливы, насыщение и обертывание
  • Вычисление
    Влияние масштабирования на арифметику с фиксированной точкой, масштабирование только с двоичной точкой, масштабирование с наклоном и смещением, масштабирование для скорости и масштабирование для максимальной точности

Характерные примеры