7-1线性离散系统的分析与校正幻灯片.ppt

第七章 线性离散系统的分析与校正 7-1 离散系统的基本概念 离散系统、信号 模拟量与数字量 1. 采样控制系统 2. 数字控制系统 / 计算机控制系统 A/D D/A 3. 计算机控制系统的特点 4. 离散系统的研究方法 离散系统的基本概念 系统类型 模拟量与数字量(图) 连续系统与离散系统比较 * 基础理论。 方便，所得结果又很难在工程中应用。 多地取代模拟 (连续) 控制器。 含有数字控制器或数字部件的控制系统，称 随着集成电路、数字计算机和智能仪表等先 进技术和器件进入控制系统，数字控制器越来越 为数字控制系统。 采用连续系统的理论分析数字控制系统很不 离散系统理论是分析与设计数字控制系统的 离散系统的基本概念 3. 计算机控制系统的特点 1. 采样控制系统 2. 数字控制系统 / 计算机控制系统 4. 离散系统的研究方法 模拟信号与数字信号：理论上，在给定 ☆ 连续系统与离散系统：连续系统中所有 ☆ 连续信号与离散信号： 在时间上连续 义的信号(如脉冲信号)称为离散信号； 的信号称为连续信号；只在某些时刻上有意 信号； 信号均为连续信号； 离散系统中含有离散 取值范围内有无穷多种取值(连续)的信号称 为模拟信号； 在给定取值范围内仅有有限 种取值(不连续)的信号称为数字信号； 由于模 - 数、数- 模转换具有足够高的 例如：(物理量) 温度，客观上是模拟 信号，即任何两个不同的温度值之间都有 无穷多种温度值；但是，在测量并作记录 或使用时， 所得到的信号(精确度有限)却 是数字信号。 精度(2-12)，工程上，将系统中的数字信号 认为是模拟信号。或者说，系统的各种信 号都是高精度的数字信号。 r(t) e(t) c(t) - + Gh(s) G0(s) H(s) Gc(s) 图7-4 典型采样控制系统 e*(t) u(t) 图7-9 典型数字控制系统 r(t) e(t) e*(t) uh(t) u*(t) c(t) - + Gh(s) Gc(z) G0(s) H(s) 数字控制器 eh(t) 2. 数字控制系统 数字计算机 图7-6 典型计算机控制系统 - + r(t) e(t) e*(t) uh(t) u*(t) c(t) A/D D/A G(z) G0(s) H(s) 图7-9 典型数字控制系统 r(t) e(t) e*(t) uh(t) u*(t) c(t) - + Gh(s) Gc(z) G0(s) H(s) 数字控制器 (3) d - 量化单位； 工程中采用的转换器精确度 (LSB least significant bit)。 由采样开关控制，使连续信号离散；将模拟 (2) D/A数-模转换器 (digital-analog converter) 将 由采样开关控制，接收数字信号；将其转换 通常为2-12，即量化单位d(LSB当量)小于变量最 成模拟信号并保持。见图7-8 D/A转换过程。 大变化范围的千分之一； 离散数字信号转换成连续模拟信号的装置； 信号转换成数字信号。见图7-7 A/D转换过程 。 连续的模拟信号转换成离散的数字信号的装置； (1) A / D模-数转换器 (analog-digital converter) 将 1) 系统中含有离散数字信号； 2) 易于修改控制规律(控制算法，计算程序)； 3) 具有逻辑判断功能，能够实现复杂控制规律； 4) 一个计算机(微型机、单片机)可控制多个回路； 5) 易于实现大系统协调控制、多系统联网工作； 6) 在两采样时刻之间，系统处于开环工作状态； 主要数学工具：Z变换、差分方程等。 由于离散系统中含有离散数字信号，离散系 为了能使用线性时不变方法分析离散系统系 1) 所有采样开关同步工作； 2) 周期采样； 3) 只关注各信号在采样时刻上的相互关系； 4) 不区分数字信号和模拟信号(LSB当量很小)； 统，本章讨论的离散系统有以下限制： 统是非线性时变系统。因此，不能直接应用线性 时不变连续系统的分析方法来分析离散系统。 返回 结束 7-1 离散系统的基本概念 离散控制系统： 采样控制系统： 数字控制系统： 计算机控制系统： 在本课程中，不细究它们的区别，统称离散控制系统或计算机控制系统。 系统中含有离散信号的控制系统； 因采样产生离散信号的控制系统； 含有数字装置的控制系统； 计算机参与控制的系统； t e(t) 0 e*(t) t 0 2T 4T 6T t 0 e*(t) 2T 4T 6T 2d 4d 6d 0 t eh(t) 2T 4T 6T 2d 4d 6d 连续信号 离散信号 连续信号 离散信号 模拟信号 模拟信号 数字信号 数字信号 时域模型 系统 信号 复域模型 复变量 算子