第七章采样控制系统分析.ppt

第七章 采样控制系统分析 第一节 采样控制系统的基本概念 第二节 采样控制系统的数学基础 第三节 采样控制系统的脉冲传递函数 第四节 采样控制系统的动态性能分析 第五节 采样控制系统的稳定性分析 第六节 采样控制系统的稳态误差分析 第七章 采样控制系统分析 第一节 采样控制系统的基本概念 一、采样控制系统的基本结构 二、采样过程与采样定理 三、采样信号的复现 第七章 采样控制系统分析 第一节 采样控制系统的基本概念 通过采样开关对连续信号采样得离散信号，相应的系统称为采样控制系统。 一、采样控制系统的基本结构 采样控制系统典型结构图 r(t) 脉冲控制器 保持器 对象 e(t) e*(t) – c(t) 反馈 e(t) —连续信号 e*(t) —离散信号 T—采样周期 采样开关每次闭合的时间为τ 连续信号的采样过程： e(t) 0 t 0 t e*(t) T τ T 一般τT 第一节 采样控制系统的基本概念 系统中如果用计算机来代替脉冲控制器，实现对偏差信号的处理，就构成了数字控制系统，也称为计算机控制系统。 数字控制系统结构图 r(t) 检测元件 e(t) – c(t) e(kT) D/A和 保持器 对象 b(t) 计算机 和A/D 采样开关 系统中的A/D转换器相当于一个采样开关，D/A转换器相当于一个保持器。 计算机控制系统典型结构图 r(t) 计算机 保持器 对象 Sa T – c(t) 检测元件 第一节 采样控制系统的基本概念 二、采样过程与采样定理 1．采样函数的数学表示 通过采样开关，将连续信号转变成离散信号。采样过程为理想脉冲序列δT(t) 对e(t)幅值的调制过程。 δT(t )= δ(t – kT) Σ 8 k=- + 8 e*(t )=e(t )δT (t )=e(t ) δ(t – kT) Σ 8 k=- + 8 t 0 时，e(t) = 0 则 e(t )δ(t – kT) Σ 8 k=0 + = e* (t )=e(t ) δ(t – kT) Σ 8 k=0 + =e(0 )δ(t )+e(T)δ(t -T)+e(2T)δ(t -2T)+ ··· e* (t )=e(t)δT(t)= e(kT )δ(t –kT) Σ k=0 +∞ 采样过程如图所示： t 0 δT(t) 2T 3T T t 0 e*(t) T 2T 3T t 0 e(t) 第一节 采样控制系统的基本概念 2．采样定理 为了使离散信号e*(t)不失真地复现原信号e(t)，对e(t)与e*(t)的频谱分析得出如下关系： 这就是采样定理，又称香农(shannon) 定理，它指明了复现原信号所必须的最低采样频率。 ωs ≥ 2ωmax 第一节 采样控制系统的基本概念 三、 采样信号的复现 信号的复现： 解决两相邻采样时刻间的插值问题。工程中一般都采用时域外推的原理，下面重点介绍应用最广泛的零阶保持器。 保持器： 采样信号恢复成相应的连续信号的过程。 将采样信号复现为原来连续信号的装置。 第一节 采样控制系统的基本概念