自动控制原理课件第七章1.ppt.pptVIP

二、采样控制系统 1、信号采样 四、离散控制系统的特点 （1）、采样信号的拉氏变换 （2）、采样信号的频谱 第七章线性离散系统的分析与校正 第一节 离散系统的基本概念 第二节 信号的采样与保持 第三节 Z变换理论 第四节 离散系统的数学模型 第五节 离散系统的稳定性分析 第六节 离散系统的动态性能分析 第七章 线性离散系统的分析与校正 第一节 离散系统的基本概念 一、基本概念 控制系统中所有信号都是时间变量的连续函数。 控制系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码。 1、连续系统： 2、离散系统： 3、采样控制系统： 系统中的离散信号是脉冲序列形式的离散系统，也称脉冲控制系统。 4、数字控制系统： 系统中的离散信号是数字序列形式的离散系统，又称计算机控制系统。 周期采样： 随机采样： 在有规律的时间间隔上，取得离散信息。 信息之间的间隔是时变的，或随机的。 t e(t) 0 t e?(t) 0 t eh(t) 0 采样系统典型结构图 Gh(s) Gp(s) r(t) c(t) _ H(s) b(t) S e(t) e?(t) eh(t) 在采样控制系统中，把连续信号转变为脉冲序列的过程称为采样过程，简称采样。 实现采样的装置称为采样器，或称采样开关。 2、信号复现 在采样控制系统中，把脉冲序列转变为连续信号的过程称为信号复现过程。 实现复现过程的装置称为保持器。 最简单的保持器是零阶保持器。 S：理想采样开关 Gh(s)：保持器的传递函数 Gp(s)：被控对象的传递函数 H(s)：反馈元件的传递函数 图中， 系统中如果用计算机来代替脉冲控制器，实现对偏差信号的处理，就构成了数字控制系统，也称为计算机控制系统。 数字控制系统结构图 r(t) 检测元件 e(t) – c(t) e(kT) D/A和 保持器 对象 b(t) 计算机 和A/D 采样开关 系统中的A/D转换器相当于一个采样开关，D/A转换器相当于一个保持器。 第一节 离散系统的基本概念 三、数字控制系统 数字控制系统的典型结构图 Gh(s) Gp(s) r(t) c(t) _ H(s) b(t) S e(t) u?(t) uh(t) Gc(s) e?(t) u(t) S S：理想采样开关； Gh(s)：保持器的传递函数； Gp(s)：被控对象的传递函数； H(s)：反馈元件的传递函数； 图中， Gc(s)：数字控制器的传递函数。 1、由数学计算机构成的数字校正装置，控制规律由软件实现，因此，与连续式控制装置相比，控制规律修改调整方便，控制灵活。 2、采样信号，特别是数字信号的传递可以有效地抑制噪声，人而提高了系统的抗干扰能力。 3、可以采用高灵敏度的控制元件，提高系统的控制精度。 4、可用一台计算机分时控制若干个系统，提高了设备利用率，经济性好。 五、离散控制系统的研究方法 z变换法 状态空间分析法 第二节 信号的采样与保持 一、采样过程与采样定理 二、信号的保持 第七章 线性离散系统的分析与校正 采样开关每次闭合的时间为τ 1、连续信号的采样过程： e(t) 0 t 0 t e*(t) T τ T 一般τT 第二节 信号的采样与保持 一、采样过程与采样定理 2．采样函数的数学表示 通过采样开关，将连续信号转变成离散信号。采样过程为理想脉冲序列δT(t) 对e(t)幅值的调制过程。 δT(t )= δ(t – kT) Σ 8 k=- + 8 e*(t )=e(t )δT (t )=e(t ) δ(t – kT) Σ 8 k=- + 8 t 0 时，e(t) = 0 则 e(t )δ(t – kT) Σ 8 k=0 + = e* (t )=e(t ) δ(t – kT) Σ 8 k=0 + =e(0 )δ(t )+e(T)δ(t -T)+e(2T)δ(t -2T)+ ··· e* (t )=e(t)δT(t)= e(kT )δ(t –kT) Σ k=0 +∞ 采样过程如图所示： t 0 δT(t) 2T 3T T t 0 e*(t) T 2T 3T t 0 e(t) 第二节 信号的采样与保持 对e*(t)进行拉氏变换，可得 根据拉氏变换的位移定理，有 所以，采样信号的拉氏变换为 第二节 信号的采样与保持 理想单位脉冲序列?T(t) 是一个周期函数，可以展开成如下傅氏级数形式： 上式两边取拉氏变换，由拉氏变换的复数位移定理，可得 第二节 信号的采样与保持 其中，E( j? )是连续信号e(t)的傅氏变换。 一般，连续信号e(t)的频谱?E( j? )?是单一的连续频谱，如图所示。 0 ?m -?m ?E( j? )? 连续信号频谱 ?m ：频谱?E(