兰州交通大学计算机控制技术课件第4章 计算机控制系统的常规控制技术.ppt

什么是最少拍控制？ 图12 典型计算机控制系统结构框图 最少拍控制是一种直接数字设计方法。所谓最少拍控制，就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态，使系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。 其中： 系统的闭环脉冲传递函数 系统的误差脉冲传递函数 则：数字控制器的脉冲传递函数 广义对象脉冲传递函数 的结构取决于广义对象的脉冲传递函数的结构和系统闭环脉冲传递函数（或误差脉冲传递函数）的结构。 1.闭环脉冲传递函数的结构设计 确定最少拍系统 结构的四项准则 系统的稳定性 本身稳定，且不含圆外零点。根据 可知，只要 、 中不包含圆外零点和极点， 也不出现圆外极点。则闭环稳定， 也稳定。 · 、 本身不稳定，由 则：① 必须包含 的全部圆外圆上的零点 作为自己的零点，以对消 中的圆外圆上零点。 可知，既要保证闭环稳定，又要保证控制器本身稳定， 和 中均不能包含圆外极点。 必须包含 的全部圆外圆上的极点 作为自己的零点，以对消 中的圆外圆上极点。 ② 系统的准确性 当要求系统为无静差时，则稳态误差： 取决于输入信号和误差脉冲传递函数的结构。 典型输入函数的一般表达式为 式中 : 为正整数，是典型输入信号的阶次； 是不包括 因式的关于 的多项式。 误差传递函数的结构为 取　　　　，则一定能保证 其中： 系统的快速性 要求系统的误差函数应在最短时间内趋近于零。 即要求： 且 则有： 在最短时间内 的物理可实现性 当广义被控对象 包含有纯延时 时 ，即 为避免 中出现正幂次因子 ，则应在构造闭环时，必须让 包含 因子，用以抵消 中 的因子。 则： 1） 为稳定对象且不包含圆外圆上零点 闭环脉冲传递函数的三种结构 为保证无静差取 ，为保证最快响应 ，则闭环脉冲传递函数结构为 在单位阶跃作用下 调整时间为 一拍。 在单位速度作用下 调整时间为 二拍。 在单位加速度作用下 调整时间为 三拍。 同理 2） 为不稳定对象且包含圆外零点 则闭环脉冲传递函数结构为 必须包含 中全部圆外零点； 必须包含 中全部圆外圆上极点； 至少应包含q 个（ ）因子； 和 又要保持两者同阶 。 3） 包含有纯滞后环节 对稳定的广义被控对象 对不稳定的广义被控对象 闭环结构　　中必须包含 中的 因子。 2 最少拍有纹波控制器的设计 可按以下七步进行： 1）求含零阶保持器的广义被控对象 ； 2）根据 的特性及输入函数确定 和 ； 3）根据 确定 、 和各待定系数 b、c、d，得到 和 的具体结构 ； 4）确定控制器 ； 5）检验控制器的稳定性、可实现性并检查控制量的 收敛性； 6）检验系统输出响应 序列是否以最 快响应跟踪输入且无静差； 7）将 化为差分方程，拟定控制算法进行编程予 以实现。 例1 被控对象的传递函数为 经采样（T=l）和零阶保持，试求其对于单位阶跃输入的最少拍控制器。 解：（1）广义被控对象 广义被控对象零极点的分布： 圆外极点 无 ， 圆外零点 ， 延时因子 输入函