计算机控制技术第2版范立南李雪飞电子课件第6章节直接数字控制.ppt

6.3 大林（Dahlin）算法 6.3 大林（Dahlin）算法 1．一阶惯性环节大林算法的基本形式 6.3 大林（Dahlin）算法 6.3 大林（Dahlin）算法 2．二阶惯性环节大林算法的D(z)基本形式 6.3 大林（Dahlin）算法 6.3 大林（Dahlin）算法 6.3.2 振铃现象及其消除方法 纯滞后惯性系统，因允许它存在适当的超调量，当系统参数设置不合适或不匹配时，可能使数字控制器的输出接近1/2采样频率的大幅度上下摆动的序列，这种现象称为振铃现象。 衡量振铃现象的强烈程度的量是振铃幅度RA(Ringing Amplitude)。它的定义是：控制器在单位阶跃输入作用下，第0次输出幅度与第1次输出幅度之差值。 6.3 大林（Dahlin）算法 设数字控制器脉冲传递函数的一般形式为 在阶跃脉冲作用下的输出为 6.3 大林（Dahlin）算法 振铃幅度 大林提出一种消除振铃现象的方法，即先找出造成振铃现象的极点的因子，令 其中，这样便消除了这个极点，根据终值定理，这样处理不会影响输出的稳态值。 尚辅网 / 范立南 李雪飞 编著 机械工业出版社 计算机控制技术（第2版） 第6章 直接数字控制 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 6.2 最少拍无纹波计算机控制系统的设计 6.3 大林（Dahlin）算法 6.4 数字控制器D(z)的实现方法 第6章 直接数字控制 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 最少拍实际上是时间最优控制。 最少拍计算机控制系统的任务就是设计一个数字调节器，使系统到达稳定时所需要的采样周期最少，而且系统在采样点的输出值能准确地跟踪输入信号，不存在静差。 对任何两个采样周期中间的过程则不作要求。在数字控制过程中，一个采样周期称为1拍。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 6.1.1 最少拍控制系统数字控制器分析 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 闭环脉冲传递函数为 误差脉冲传递函数为 数字控制器为 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 输入函数 误差脉冲传递函数 闭环脉冲传递函数 最少拍 数字控制器 调节时间 T 2T 3T 三种典型输入的最少拍系统 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 6.1.2 最少拍控制系统数字控制器的设计 设计最少拍控制系统数字控制器的方法步骤如下： ① 根据被控对象的数学模型求出广义对象的脉冲传递函数。 ② 根据输入信号类型，查上表确定偏差脉冲传递函数。 ③ 将 、 代入式 进行Z变换运算，即可求出数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 ④ 根据结果，求出输出序列及其响应曲线等。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 【例】被控对象的传递函数 采样周期 ，采用零阶保持器，试设计在单位速度输入时的最少拍数字控制器。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 解： 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 由于输入 ，得 按某种典型输入设计的最少拍系统，当输入形式改变时，系统的性能变坏，输出响应不一定理想。这说明最少拍系统对输入信号的变化适应性较差。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 在前面讨论的最少拍系统设计过程中，对被控对象并未提出具体限制。 实际上，只有当广义对象的脉冲传递函数是稳定的即在单位圆上或圆外没有零、极点，且不含有纯滞后环节时，所设计的最少拍系统才是正确的。 如果上述条件不能满足，应对上述设计原则作些相应的限制。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 ① 数字控制器在物理上应是可实现的有理多项式。 ② 所有的不稳定极点都应由 的零点来抵消。 ③ 中在单位圆上(zi=1除外)或圆外的零点都应包含在 中。 ④ 应为 的展开式，且其方次应与 中分子的 因子的方次相等。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 【例】被控对象的传递函数 设采样周期 ，试设计单位阶跃输入时的最少拍数字控制器。 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 解： 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 由上述方程组可得 比较等式两边的系数，可得 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 上述控制器在物理上是可以实现的 6.1 最少拍计算机控制系统的设计 系统输出响应特性曲线 6.1 最少拍计算机控制系