吉林大学自动控制原理第7章.pdf

第七章 线性离散系统的分析 §7.1 离散 系统的基 本概念 §7.2 信号的采样 与保持 §7.3 变换 与 反变换 z z §7.4 离散 系统的数学模型 §7.5 稳定性与稳 态误差 §7.6 离散 系统的动态性能分析 End 近年来，随着脉冲技术、数字式元器件、数字计算机， 特别是微处理器的迅速发展，数字控制器在许多场合取 代了模拟控制器，比如微型数字计算机在控制系统中得 到了广泛的应用。离散系统理论的发展是非常迅速的。 因此，深入研究离散系统理论，掌握分析与综合数 字控制系统的基础理论与基本方法，从控制工程特别是 从计算机控制工程角度来看，是迫切需要的。 离散系统与连续系统相比，既有本质上的不同，又 有分析研究方法的相似性。利用 变换法研究离散系统， z 可以把连续系统中的许多概念和方法，推广应用于离散 系统。 §7.1 离散 系统的基本概念 v 信号类型 f (t) u 连续信号 ⑴ 模拟信号 时间上和幅值上都连续的信号。 t 特点：呈光滑曲线。 f (n) ⑵ 幅值量化信号 （幅值离散） 时间上连续而幅值上是离散的信号。4 特点：曲线呈阶梯波。 u 离散信号 2 t ⑴ 采样信号 离散模拟信号 t ( ) 时间上离散，幅值上连续 未量化 的信号。 ( ) ⑵ 数字信号 时间上和幅值上都量化了的信号。 v 有关概念 连续 （时间）系统：系统中所有信号都是时间变量的连续函数。 离散 （时间）系统：系统中有一处或几处信号是脉冲串或数码。 采样 (脉冲)控制系统— 时间离散，数值连续。 离散系统类型 数字 (计算机)控制系统—时间离散，数值量化。 注：在理想采样及忽略量化误差情况下，数字控制系统近似于 采样控制系统，将它们统称为离散系统。 这使得采样控制系统与数字控制系统的分析与校正在理论 上是统一的。 §7.1.1 采样控制 系统 一般来说，采样控制系统是对传感器所采集的连续信号在某 些规定的时间上取值，然后通过对这些值的比较、计算和输出， 来达到控制 目标的系统。 采样控制系统结构构成：主要由采样器、数字控制器、保 持器、执行器、被控对象和测量变送器构成。 采样控制系统方框图 §7.1.2 数 字控制 系统 数字控制系统是一种以数字计算机为控制器去控制具有 连续工作状态的被控对象的闭环控制系统。 r(t) e(t) e*(t) u*(t) u (t) c(t)