计算机控制技术范立南第6章节直接数字控制幻灯片.ppt

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 6.3.1 大林算法的基本形式 设被控对象为带有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节，其传递函数为 大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节，即 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。 6.3 大林（Dahlin）算法 6.3.3 大林算法的设计步骤 1 根据系统的性能，确定闭环系统的参数，给出振铃幅度RA的指标； 2 由振铃幅度RA与采样周期T的关系，解出给定振铃幅度下对应的采样周期，如果T有多解，则选择较大的采样周期； 3 确定纯滞后时间与采样周期T之比的最大整数N； 4 求广义对象的脉冲传递函数及闭环系统的脉冲传递函数； 5 求数字控制器的脉冲传递函数； 6 编制计算机程序实现。 6.3 大林（Dahlin）算法 【例】已知某控制系统被控对象的传递函数为 试用大林算法设计数字控制器。设采样周期 ，并讨论该系统是否会发生振铃现象，如果有振铃现象出现，如何消除。 解： 根据题意可知 ， ， 。 连同零阶保持器在内的系统广义被控对象的传递函数 6.3 大林（Dahlin）算法 6.3 大林（Dahlin）算法 有3个极点： ， ， 。根据前面的结论，处的极点不会引起振铃现象，所以，本例中引起振铃现象的极点为 依据前边的讨论，要想消除振铃现象，应去掉分母中的因子 ，即令 ，代入上式即可消除振铃现象。此时 6.4 数字控制器的实现方法 6.4.1 直接程序设计法 所以 6.4 数字控制器的实现方法 【例】已知数字控制器脉冲传递函数为 试用直接程序设计法写出实现 的表达式。 解： 6.4 数字控制器的实现方法 6.4.2 串行程序设计法 令 6.4 数字控制器的实现方法 则 6.4 数字控制器的实现方法 【例】设数字控制器 试用串行程序设计法写出 的迭代表达式。 解： 6.4 数字控制器的实现方法 6.4.3 并行程序设计法 令 可得 6.4 数字控制器的实现方法 则 6.4 数字控制器的实现方法 【例】设数字控制器 试用并行程序设计法写出 的迭代表达式。 解： 6.4 数字控制器的实现方法 则 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