计算机控制技术及应用王平谢昊飞蒋建春等编著第3章课件教学.pptVIP

* * 图3-21　振铃幅度RA示意图 2.消除振铃现象的方法 消除振铃有两种办法。第一种办法是先找出Dz中引起振铃现象的因子( z=-1附近的极点)，然后令其中的z=1。根据Z变换终值定理，这样处理不会影响输出量的稳态值，但往往可以有效地消除振铃现象。 在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网 馋死 PPT研究院 POWERPOINT ACADEMY (3)计算机所承担的工作量　 如果控制的回路较多，计算工作量较大，则采样周期长些；反之，可以短些。  (4)对象所要求的控制品质　 一般而言，在计算机运算速度允许的情况下，采样周期短，控制品质高。  (5)计算机及A/D、D/A转换器性能　 计算机字长越长，计算速度越快，A/D、D/A转换器的速度越快，则采样周期可减小，控制性能也较高。  (6)执行机构的响应速度　 表3-1　常见对象采样周期选择的经验数据 3. 实验确定法整定PID参数 (1) 试凑法　试凑法是通过计算机仿真或实际运行，观察系统对典型输入作用的响应曲线，根据各调节参数(Kp，Ti，Td)对系统响应的影响，反复调节试凑，直到满意为止，从而确定PID参数。(2) PID参数的工程整定法。 (1) 试凑法　 1)首先只整定比例系数，将Kp由小变大，使系统响应曲线略有超调。2)若在比例调节的基础上，系统稳态误差太大，则必须加入积分环节。3)若使用PI调节器消除了稳态误差，但系统动态响应经反复调整后仍不能令人满意，则可以加入微分环节，构成PID调节器。 表3-2　一些常见被调量的PID调节参数选择范围 (2) PID参数的工程整定法。 1)临界比例法。2)阶跃响应曲线法。 1)临界比例法。 表3-3　按临界比例法整定参数 1)临界比例法。 表3-3　按临界比例法整定参数 1)临界比例法。 图3-12　阶跃响应曲线法整定参数 2)阶跃响应曲线法。 表3-4　按阶跃响应曲线法整定参数 3.3　最少拍数字控制系统 3.3.1　最少拍数字控制系统的设计3.3.2　最少拍无纹波控制系统设计3.3.3　最少拍控制系统的改进 3.3.1　最少拍数字控制系统的设计 1.对系统稳态误差的要求2. 最快速达到稳态的要求3.D(z)物理可实现的要求 4.闭环稳定性要求 1.对系统稳态误差的要求 (1) 阶跃信号：R(z)=11-z-1(3-31)(2) 斜坡信号：R(z)=Tz-1(1-z-1)3(3-32)(3) 加速度信号：R(z)=T2z-1(1+z-1)2(1-z-1)3(3-33) (1) 阶跃信号  (2) 斜坡信号  (3) 加速度信号  2. 最快速达到稳态的要求  3.D(z)物理可实现的要求 所谓数字控制器Dz物理可实现问题，是要求数字控制器算法中不允许出现对未来时刻的信息的要求。这是因为未来信息尚属未知，不能用来计算控制量。具体说来，就是Dz的无穷级数展开式中不能出现z的正幂项。 4.闭环稳定性要求 3.3.2　最少拍无纹波控制系统设计 1)Φ(z)和1-Φ(z)必须满足最少拍控制系统设计方法中所有的要求。2)无纹波的附加条件是：Φ(z)必须包含G(z)在z平面上的所有零点。3)其他的设计步骤与最少拍控制系统的设计步骤一致。 3.3.3　最少拍控制系统的改进 1.阻尼因子法2. 非最少的有限拍控制 1.阻尼因子法 2. 非最少的有限拍控制 3.4　达林算法 3.4.1　达林算法设计3.4.2　振铃现象及其消除方法 3.4.1　达林算法设计 1.达林算法的基本思想2.带纯滞后一阶惯性对象的达林算法3.带纯滞后二阶惯性对象的达林算法 1.达林算法的基本思想 在控制系统设计中，纯滞后往往是影响系统动态特性的不利因素，工业过程中如热工和化工过程中往往会有这样的纯滞后环节。这种系统的控制器如果设计不当，常常会引起系统的超调和持续振荡。而对这类系统的控制要求，快速性往往是次要的，通常主要要求系统没有超调量或很少超调量，要求系统闭环稳定，而调整时间允许在较多的采样周期内结束。对这样的系统，若采用PID算法，效果往往不好。本节介绍能满足这些性能指标的一种直接数字控制器设计法——达林 2.带纯滞后一阶惯性对象的达林算法  3.带纯滞后二阶惯性对象的达林算法 3.4.2　振铃现象及其消除方法 1.振铃现象2.消除振铃现象的方法 1.振铃现象 例3.7的闭环系统输出y以指数形式较快地趋向于稳态值，但是控制量u则以1/2采样频率大幅度地衰减振荡，这种现象称为振铃(Ringing)现象。这与前面所介绍的最少拍有纹波系统中的纹波是不一样的。纹波是由于控制器输出一直是振荡的，影响到系统的输出在采样时刻之间一直有纹波。而振铃现象中的振荡是衰减的，并且由于被