第5篇(直接设计).pptVIP

第五章 数字控制器的直接设计 第五章 数字控制器的直接设计 §5.1 最少拍无差系统的设计 §5.1.1 典型输入信号 §5.1.2 系统设计具体要求的分析 §5.1.2 系统设计具体要求的分析 §5.1.2 系统设计具体要求的分析 §5.1.2 系统设计具体要求的分析 例5.3-1 设广义对象的脉冲传递函数为，试针对单位阶跃输入设计最少拍无差控制器D(z)，并求控制量和系统输出序列 。 以上的例题中，虽然得到的输出序列经过若干拍后在采样点上跟随输入，但从稳定性方面分析，则可能会出现两种情况： 图示 §5.1.2 系统设计具体要求的分析 三、稳定性： 四、物理上的可实现性： 总结： 准确性、快速性 对于以时间为幂函数的典型输入信号 Ge(z)＝( 1 - z -1 ) q 稳定性 ①将G(z) 的不稳定零点作为Φ(z)的零点保留 ②将G(z) 的不稳定极点作为Ge(z)的零点保留 可实现性 若G(z)中包含纯滞后z –m，必须要求Φ(z) 包含因子z –m。 §5.1.3 最少拍无差系统设计的一般方法 §5.1.3 最少拍无差系统设计的一般方法 例.5.3-2 §5.1.4 最少拍无差系统的局限性 一、对不同类型输入的适应性差 一、对不同类型输入的适应性差 一、对不同类型输入的适应性差 二、对参数的变化过于敏感 三、控制作用易超出限制范围 四、采样点之间存在波纹 §5.2 最少拍无波纹系统的设计 §5.2.1 波纹产生的原因及其影响 例5.3-3 §5.2.2 最少拍无波纹系统 §5.2.3 最少拍无波纹系统设计的一般方法 §5.2.3 最少拍无波纹系统设计的一般方法 §5.2.3 最少拍无波纹系统设计的一般方法 例5.4 被控对象的传递函数为 ，已知k=10,T=Tm=1s,输入为单位速度，试设计最少拍无差(快速有波纹)系统的D(z),并求系统输出序列和控制量序列。 1.计算G(z): 2.构造Φ(z) : 3. 计算D(z): 例5.5 被控对象的传递函数 ，已知k=10,T=Tm=1s, 输入为单位速度，试设计最少拍无波纹系统的D(z) , 并求系统输出序列和控制量序列。 1.计算G(z): 3. 计算D(z): §5.3 大林(Dalin)算法 §5.3 大林(Dalin)算法 §5.3.1 大林算法的设计原则 §5.3.1 大林算法的设计原则 一、当被控对象为带纯滞后的一阶 惯性环节时： 二、当被控对象为带纯滞后的二阶惯性环节时： §5.3.2 振铃现象及其抑制 §5.3.2 振铃现象及其抑制 例5.6-1 二、振铃现象的抑制 例5.6-2 修正大林算法 例5.6-2 例5.7 已知被控对象的传递函数为  ，T=0.5s, 期望的闭环传递函数Φ(s)的时间常数Tτ＝ 0.5s， 按大林算法设计数字控制器D(z)。 例5.7 例5.7 例5.7 例5.1 针对单位阶跃输入设计最少拍无差系统的闭环脉冲传递函数Φ(z)，并求偏差序列，输出序列 。 波形图： 验证是否存在振铃现象： 当输入为单位阶跃时，系统输出为 控制器输出为 由图可知： 虽然系统输出逐渐接近输入，且偏差和控制作用逐渐减小，但控制量序列仍然存在振荡，且振荡频率为1/2采样频率（即2倍采样周期）。 与波纹现象类似 则系统输出序列和控制量输出序列分别为： c(k): 0，0，0.3935，0.6322，0.7769，0.8674,…… u(k): 2.6356,0.3484，1.8096，0.6078，1.4093,…… 图a 系统输出序列波形图 图b 控制量输出序列波形图 修正 一、振铃现象的概念及产生原因 1. 振铃现象: (Ringing) 指数字控制器的输出以1/2采样频率（即2倍采样周期）进行振荡的现象。这种振荡一般是衰减的。 振铃幅度RA (Ringing Amplititude)： 用来反应振铃现象的强烈程度。是指数字控制器在单位阶跃输入作用下，第0次输出幅度与第一次输出幅度的差值。 2. 产生原因 U(z)中包含有z平