石群自动控制原理(第7章).pptVIP

第七章线性离散系统的分析与校正

7-1离散系统的根本概念

7-2信号的采样与保持

7-3z变换理论

7-4离散系统的数学模型

7-5离散系统的稳定性与稳态误差

7-6离散系统的动态性能分析

7-7离散系统的数字校正

7-8离散控制系统设计

例7-1(P305)

T为采样周期，τ为采样持续时间。

炉温采样控制，当检流计指针与电位器接触时，电

机才在采样信号作用下调节炉温。这种采样控制下，电

机时转时停，假设再采用较大开环增益，不仅利于系统

稳

定，还能抑制响应超调。

通常，测量元件、执行元件、被控对象是模拟元件，

其输入和输出是连续信号，即时间上和幅值上都连续的

信号，称为模拟信号。

脉冲元件的输入和输出是脉冲序列，即时间上离散而

幅值上连续的信号，称为离散模拟信号。

采样器

连续信号脉冲序列

保持器

⑦复现：脉冲信号转变为连续信号。

⑧复现装置，又称为保持器。

⑨采样器输出脉冲信号e*(t)，其高频分量相当于连

续

局部的噪声。因此，采样器后面串联信号复现滤

波器，可由保持器实现。

eh(t)

采样频率足够高时，接近于连续信号。

⑵采样系统的典型结构图

①开环采样系统：采样器位于闭合回路之外，或者系

统无闭合回路。

②闭环采样系统：采样器位于闭合回路之内。

③典型结构图：

④线性采样系统：

采样开关的输出与输入存在线性关系，且系统其余

局部的传递函数都具有线性特性。

2.数字控制系统

①以数字计算机为控制器。

②包括离散工作的计算机和连续工作的被控对象。

③闭环控制系统。

计算机作为系统的控制器，其输入和输出是二进制

编码的数字信号，即在时间上和幅值上都离散的信号。

被控对象和测量元件的输入和输出是连续信号。

连续-A/D-离散-D/A-连续Analog--Digital

请分析：采样信号与数字信号的区别和联系？

ü区别

采样：在离散时刻，采集连续的幅值。

编码：即A/D过程，将采样值进行0、1编码。

ü联系

两者都是离散信号，且可以相互转化。

解码：即D/A过程，将数码转换成连续信号。

模拟-采样-量化-数字-解码-复现-模拟

⑴A/D转换器

①将连续模拟信号转换为离散数字信号的装置。

②A/D转换包括采样和量化两个过程。

③任何数值的离散信号必须表示成最小位二进制的整

数倍，才能成为数字信号，才能进行运算。

④数字计算机中信号在时间和幅值上都是断续的。

⑤采样信号，例如记作，其数字信号记作。

⑥A/D转换器假设有足够的字长表示数码，或者称为

精度高，即量化单位q足够小，那么量化引起的幅值

断续性可以忽略。

⑦假设采样编码是瞬间完成，并用理想脉冲等效代替

数字信号，那么数字信号可以看成脉冲信号，A/D转

换器可用每隔T秒瞬时闭合一次的理想采样开关S来

表示。

⑵D/A转换器

①将离散数字信号转换为连续模拟信号的装置。

②D/A转换包括解码和复现两个过程。

离散数字--解码--离散模拟--复现(保持器)--连续模拟

采样频率足够高时，连续模拟趋近于真正连续。

③计算机的输出存放器和解码网络相当于信号保持器。

⑶数字控制系统的典型结构图

假定：

①A/D足够字长，量化单位q足够小，忽略幅值断续性。

②采样编码过程是瞬时完成的。

③可用理想脉冲幅值等效代替数字信号大小。

④可用周期的理想开关代替。表示每隔输出

A/DTT

数字量u*(t)

数字控制器

(数字校正装置)

通常可认为，采样开关的闭合时间τ非常小，是ms、

μs级的，远小于采样周期T和系统连续局部的最大时间

常