计算机控制技术教案(第四章).ppt

《计算机控制技术教案》 ◆ 例如，对被控对象 针对单位速度输入设计最少拍无波纹控制器，选择 因此 《计算机控制技术教案》 4 最少拍无纹波控制器设计 ◆ 无纹波系统的调整时间比有纹波系统的调整时间增加若干拍，增加的拍数等于G(z)在单位圆内的零点数目 《计算机控制技术教案》 5 模糊控制算法 模糊——是人类感知万物，获取知识，思维推理，决策实施的重要特征，更符合客观世界。 模糊控制理论是美国著名学者加利福尼亚大学教授Zadeh L A于1965年提出的。 它以模糊数学为基础，用语言规则表示方法和先进的计算机技术，由模糊推理进行决策的一种高级控制策略。它属于智能控制的范畴。 《计算机控制技术教案》 5 模糊控制算法 模糊语言 较少、较多、小一些、很小等 模糊控制的数学基础 模糊集合：没有明确的内涵和外延，如大、小、多、少。 经典集合：有明确的内涵和外延，如男、女。 《计算机控制技术教案》 5 模糊控制算法 模糊逻辑 模糊逻辑的真值x在区间[0,1]中连续取值，x越接近1，说明真的程度越大。 模糊推理 假言推理：设a、b分别被描述为X与Y中之模糊子集A与B，(a)→(b)表示从X到Y的一个模糊关系。 模糊条件语句 模糊自动控制中，一般语言格式“若A则B，否则C”； 《计算机控制技术教案》 5 模糊控制算法 模糊控制原理 模糊控制系统通常由模糊控制器、输入输出接口、执行机构、测量装置和被控对象五部分组成。 模糊 控制器 模糊控制系统模型 《计算机控制技术教案》 5 模糊控制算法 模糊控制器主要包括输入量模糊化接口、知识库、推理机、输出清晰化接口四个部分。 知识库 推理机 模糊化接口 清晰化接口 e u 《计算机控制技术教案》 6 模糊控制举例 取值在[a,b]间的连续量x经公式 变换为取值在[-6,6]之间的连续量y，再将y模糊化为七级，相应的模糊量用模糊语言表示如下： 《计算机控制技术教案》 6 模糊控制举例 对于模糊变量y，其模糊子集为 《计算机控制技术教案》 6 模糊控制举例 知识库 《计算机控制技术教案》 6 模糊控制举例 推理机 单输入单输出 双输入单输出 《计算机控制技术教案》 6 模糊控制举例 清晰化接口 1）选择隶属度大的原则 2）加权平均原则 3）中位数判决 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计 对最少拍控制系统设计的具体要求 ◆ 对特定的参考输入信号，在到达稳态后，系统在采样点的输出值准确跟随输入信号，不存在静差 ◆ 在各种使系统在有限拍内到达稳态的设计中，系统准确跟踪输入信号所需的采样周期数最少 ◆ 数字控制器必须在物理上可以实现 ◆ 闭环系统必须是稳定的 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计 最少拍控制系统的设计步骤 ◆ 根据控制系统的性能要求和其它约束条件，确定所需要的闭环脉冲传递函数φ(z) ◆ 求广义对象的脉冲传递函数G(z) ◆ 确定数字控制器的脉冲传递函数D(z) ◆ 根据D(z)求取控制算法的递推计算公式 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计 最少拍控制系统的设计 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计 ◆ 系统的闭环传递函数为 误差脉冲传递函数为 因此最少拍系统的数字控制器为 对于典型输入： ，其z变换为： 其中B(z)为不含1-z-1因子的z-1多项式；q =1，输入为单位阶跃输入函数；q =2，输入为单位速度输入函数；q =3，输入为单位加速度输入函数 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计  ◆ 根据Z变换的终值定理，求系统的稳态误差，并使其为零（无静差，即准确性约束条件)，即： 因此： 这里 则有： 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计 ◆ 根据最少拍控制，确定最少拍控值的闭环脉冲传递函数Ф(z) （快速性约束条件） － 根据 可知，φ(z)中z-1的最高次幂为N = p + q，故系统在N拍可以达到稳态 －当 p = 0时，系统可以在最少 q 拍达到稳态 －上述两点可得最少拍控制器选φ(z) 为： ◆ 最少拍控制器D(z)为： 《计算机控制技术教案》 3 最少拍控制器设计 ◆ 典型输入下的最少拍控制系统分析 ★ 单位阶跃输入（q =1） ，其Z变换为