- 1、本文档共63页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
-
-PAGE10-
第6章 计算机控制系统连续域
—离散化设计方法
从本章开始,我们将系统地介绍典型计算机控制系统的一些常用的基本设计方法以及新近发展的计算机模型预测控制算法及其设计。计算机控制系统设计通常是指,在已经确定的反馈控制系统结构情况下,按照所要求的系统性能指标和被控对象特性和数学模型,设计出数字控制器使控制系统达到预先要求的性能指标。
按照各种设计方法所采用的理论和系统模型的形式,可以大致分为:连续域—离散化设计法、离散域直接设计法
(或Z域设计方法)和状态空间设计法。
连续域—离散化设计是先在连续域(S平面)完成分析、设计,得到满足性能指标的连续控制系统,然后再离散化,得到与连续系统指标相接近的计算机控制系统。
本章将着重阐述连续域—离散化设计的基本原理和各种离散化方法及其使用场合。同时本章还对目前使用广泛的PID调节器的离散化方法、PID数字调节器的改进以及
该调节器的参数整定方法进行详细讨论。
连续域—离散化设计的基本原理
首先,我们从图6.1所示连续系统开始讨论。
图6.1中的D(s)为连续系统满足系统性能指标的控制器传递函数。现在我们的目的就是将连续传递函数D(s)离散为脉冲传递函数(或称Z传递函数)D(z),这样,就得到图6.2所示的计算机控制系统。
R
R(s)+
E(s)
C(s)
-
Gp(s)
D(s)
图6.1连续控制系统
图6.2中,D(z)为计算机作为控制器的脉冲传递函数,
Gh0
(s)?1?e?Ts为零阶保持器传递函数,Gs p
(s)为被控对象传递
G
G(s)
C*(s)
R(s)+E(s)
-
T
T
C(s)
Gp(s)
Gh0(s)
D(z)
图6.2计算机控制系统
函数,G(s)?Gh0(s)Gp(s)称为广义被控对象的传递函数。将连续控制器转变为离散控制器的过程分4个步骤进
行:
⑴在设计连续控制器时,把对系统有不利影响的因素
R(s)+
E(s)
-
G(s)
D(s
D(s)
Gh0(s)
Gp(s)C
Gp(s)
图6.3引入保持器的连续控制系统
考虑进去,即将引起时间滞后的零阶保持器加入连续系统,
设计控制器D(s),检查系统性能指标。如果不满足,修改
D(s)。
具有零阶保持器的连续系统如图6.3所示。在连续域中,处理纯滞后环节是困难的,一般将保持器的传递函数用Pade表达式近似表示成有理式。对于零阶保持器来说,一般可以表示成为一阶有理式或二阶有理式
1?e?Tss
?T 或
T
1?e?Ts?
s
T
T (Ts)2
(6.1)
1? s
2
1? s?
2 2!
⑵将D(s)转换成D(z),下节将讨论7种转换方法。
⑶控制器转换后的系统为离散控制系统,如图6.4所示。检验系统的性能指标。
⑷将D(z)转换成数值算法。
G
G(s)
C*(s)
R(s)+E(s)
-
T
T
C(s)
Gp(s)
Gh0(s)
D(z)
图6.4控制器转换后的离散系统
连续控制器的离散化方法
当前有许多将连续控制器离散化的方法,并且新的方法正在产生。本节通过一个简单的模拟滤波器离散化,重点研究几种方法。
现在来研究图6.5所示模拟滤波器。
x(
x(t)
C
y(t)
图6.5模拟滤波器
该滤波器的传递函数为
(6.2)
G(s)?Y(s)?
X(s)
1 ?
RC?1
a
s?a
式(6.2)中的a?
。它的等效离散滤波器可以直接由式
RC
(6.2)所给出的传递函数推出,或者由描述滤波器的微分方程
(6.3)
dy(t)?ay(t)?ax(t)
dt
推导出来。现在我们就从方程(6.3)入手研究它的离散化问题。方程(6.3)用于描述模拟滤波器的动态特性,本节的内容就是推导出一个差分方程,它的解近似微分方程的解。一旦得出差分方程,求出等效离散滤波器就很简单了。为了评价离散滤波器的性能,不仅要看它的脉冲响应的逼真度,而且还要考察它的频率响应逼真度。
以下为几种主要的离散化方法:
①后向差分法(数值积分法);
② 前向差分法(数值积分法)。这种方法可能得出一个不稳定的离散滤波器,因而实际中是不采用的;
③双线性变换法(基于梯形积分规则的数值积分法);
④具有频率预畸的双线性变换法(双线性变换法的改
进型);
⑤脉冲响应不变法(Z变换法);
⑥阶跃响应不变法(具有采样—保持器的脉冲响应不变法);
⑦零、极点匹配映射法。
对于一个已知的模拟滤波器,每种方法都会得
您可能关注的文档
- 计算机控制系统7教案.docx
- 计算机控制系统5教案.docx
- 计算机控制系统4教案.docx
- 云南省临沧市临翔区元江民族中学2025届高三3月份模拟考试物理试题含解析.doc
- 诗人海涅论文开题报告.docx
- 山东省新高考质量测评联盟2024届高三地理10月联考试题.doc
- 育婴师 职业道德.ppt
- 茶叶罐供应合同7篇.docx
- 山东省烟台市重点中学2025届高三第一次调研测试物理试卷含解析.doc
- 双人合伙企业合作合同5篇.docx
- 2025届天津市宁河区芦台第一中学高三(最后冲刺)物理试卷含解析.doc
- 四方放弃遗产继承权合同8篇.docx
- 商铺租赁合同(烟酒店)8篇.docx
- 耳聋基因及遗传特征.ppt
- 通史版2025版高考历史一轮复习第3单元中华文明的繁荣与成熟_隋唐宋元时期公元581_1368年单元综合测评含解析.doc
- 2025届福建省福州屏东中学高考考前提分物理仿真卷含解析.doc
- 江苏宿迁市2025届高三最后一模物理试题含解析.doc
- 安徽六安市舒城中学2025届高三第三次测评物理试卷含解析.doc
- 陕西省西安市高陵区第一中学田家炳中学2024_2025学年高一数学上学期第一次月考试题文含解析.doc
- 承包地租赁合同书5篇.docx
最近下载
- 高教社2023商品学基础 课件 第四章商品标准.pptx VIP
- 高教社2023商品学基础 课件 第七章商品养护5 11.pptx VIP
- 高教社2023商品学基础 课件 第六章 商品包装5 11.pptx VIP
- 高教社2023商品学基础 课件 第五章检验监督.pptx VIP
- 高教社2023商品学基础 课件 第二章商品分类.pptx VIP
- 2024-2025学年北京东城区八年级初二(上)期末物理试卷(含答案).pdf
- 离婚协议书范文.docx
- 尿路结石腔内碎石病人围手术期并发尿脓毒症护理专家共识.pptx
- 大众进口途观途威Tiguan 2011-2016用户手册说明书.pdf
- 全国中等职业学校教师说课大赛一等奖电工技能与实训《机械手的PLC控制》说课课件.pptx
文档评论(0)