计算机控制技术范立南第4章计算机控制系统特性分析幻灯片.ppt

4.3 计算机控制系统的动态响应分析 （1）设K=1， ，则 系统是稳定的。其超调量约为40%，且峰值出现在第3，4拍之间，约经12个采样周期过渡过程结束，如图曲线a所示。 4.3 计算机控制系统的动态响应分析 （2）设K=1， ， ，则 4.3 计算机控制系统的动态响应分析 当采样周期加大为 时，虽然系统是稳定的，但性能变差，其超调量约为73%，过渡过程时间也加长。 如果 ，则系统就不稳定了。这说明一个原来稳定的离散系统，当加大采样周期时，如超过一定程度，系统就会不稳定。 4.3 计算机控制系统的动态响应分析 （3）现将图中的保持器去掉，K=1， ，则 由以上数据可知该二阶离散系统仍是稳定的，超调量约为21%，峰值产生在第3拍，调整时间为5拍。如图曲线b所示。可见，无保持器比有保持器的系统的动态性能好，这是因为保持器有滞后作用所致。 4.3 计算机控制系统的动态响应分析 （4）现将图中保持器去掉，设K=5， ，则 由上面数据可以看出，当K=5， 时，没有保持器的二阶系统是不稳定的，而且正负交替的发散式振荡较剧烈。 4.3 计算机控制系统的动态响应分析 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 4.4.1 Z变换终值定理法求稳态误差 广义被控对象的传递函数 ，其中 为保持器传递函数，则离散系统的偏差脉冲传递函数 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 所以 如果 的极点（即闭环极点）全部严格位于Z平面的单位圆内，即若离散系统是稳定的，则可用Z变换的终值定理求出采样瞬时的终值误差为 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 4.4.2 典型输入信号作用下的稳态误差分析 1．单位阶跃输入时的稳态误差 稳态误差为 称为静态位置误差系数，它可以根据开环脉冲传递函数直接求得 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 2．单位速度输入时的稳态误差 稳态误差为 称为静态速度误差系数，它反映了系统在单位速度输入时稳态误差的大小。 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 3．单位加速度输入时的稳态误差 稳态误差为 称为静态加速度误差系数，它反映了系统在单位加速度输入时，稳态误差的大小。 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 【例】对于如图所示的离散系统，设 ，求该系统在三种典型输入信号作用下的稳态误差。 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 解： （1）单位阶跃函数输入时 所以 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 （2）单位速度函数输入时 所以 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 （3）单位加速度函数输入时 所以 范立南 李雪飞 编著 机械工业出版社 计算机控制技术 第4章 计算机控制系统特性分析 4.1 离散系统 4.2 计算机控制系统的稳定性分析 4.3 计算机控制系统的动态响应分析 4.4 计算机控制系统的稳态误差分析 第4章计算机控制系统特性分析 4.1 离散系统 离散控制系统与连续控制系统在数学分析工具、稳定性、动态特性、静态特性、校正与综合等方面都具有一定的联系和区别，许多结论都具有相类同的形式，在学习时要注意对照和比较，特别要注意它们不同的地方。 4.1 离散系统 线性连续控制系统与线性离散控制系统的研究方法对照 线性连续控制系统 线性离散控制系统 微分方程 差分方程 拉普拉斯变换 Z变换 传递函数 脉冲传递函数 状态方程 离散状态方程 4.1 离散系统 4.1.1 采样控制系统 4.1 离散系统 4.1.2 数字控制系统 4.1 离散系统 4.1.3 计算机控制系统与采样控制系统的关系 若认为采样编码过程瞬时完成，并用理想脉冲来等效代替数字信号，则计算机控制系统等效于采样控制系统（统称离散系统）。 4.1 离散系统 4.1.4 离散控制系统的特点 （1）由数字计算机构成的数字控制器，控制规律由软件实现，因此，与连续式控制装置相比，控制规律修改调整方便，控制灵活。 （2）数字信号的传递可以有效地抑制噪声，从而提高了系统的抗干扰能力。 （3）可以采用高灵敏度的控制元件，提高系统的控制精度。 （4）可用一台计算机分时控制若干个系统，提高设备的利用率，经济性好。 4.1 离散系统 4.1.5 离散系统的