[工学]第1章计算机控制导论.pptVIP

* 1.5.1 计算机控制系统的理论问题 1. 若被控对象是时不变线性系统，通常所形成的连续控制系统也是时不变系统。但当将其改造成计算机控制系统后，它的时间响应与外作用的作用时刻和采样时刻是否同步有关。 图1-14采样系统的时变特性 * 1.5.1 计算机控制系统的理论问题 2 众所周知，连续系统在正弦输入信号的激励下，稳态输出为同频率的正弦信号，但对计算机控制系统而言，其稳态正弦响应则与输入信号频率和采样周期有关。 图1-15 计算机控制系统的 正弦激励响应 * 1.5.1 计算机控制系统的理论问题 3 一个稳定的连续时不变系统，达到稳态的时间应是无限长的，它的响应是多个指数函数之和。计算机控制系统，通过设计却可以实现在有限的采样间隔内（即有限时间内）达到稳态值，获得比连续系统更好的性能。 图1-16 有限调节时间系统 * 1.5.1 计算机控制系统的理论问题 4 一个连续系统是可控可观的，将其变成计算机控制系统时,若采样间隔时间选取的不合适，则可能会变得不可控。 如 围绕地球运动的同步卫星，其运动周期为1天，对其实现断续控制，控制间隔时间为1天，则卫星是不可控的。 5 系统的稳定性也是值得关注的问题。总之： 在计算机控制系统中，由于信号的采样，所产生的一些现象无法用连续控制理论解释和说明，必须采用与采样有关的理论进行说明和解释。 在计算机控制系统中字长有限的问题。 由于数字字长有限，在某些情况下，将会使计算机控制系统响应产生极限环振荡。 * 1.5.1 计算机控制系统的理论问题 图1-17 字长有限引起的极限环 * 1.5.2 计算机控制系统的设计与实现 计算机控制系统是一种混合信号系统。 从AA′两点来看，将计算机系统看作黑箱，系统可以看成是连续系统。 从BB′两点来看，又可将其看成是纯离散信号系统。 图1-18 计算机控制系统等效结构 * 1.5.2 计算机控制系统的设计与实现 在实际工程设计时有两种设计方法： 1 连续域设计—离散化方法 ---将计算机控制系统看成是连续系统，在连续域上设计得到连续控制器。 ---采用不同方法将其数字化（离散化) 。 ---目前常用的近似设计方法 。 2. 直接数字域(离散域)设计 ---将系统看成是纯离散信号系统，直接在离散域进行设计，得到数字控制器。 ---准确的设计方法，日益受到重视。 正确选择采样间隔时间是需要特别重视的问题。 软件编程值得注意。 *  1.6 采样系统与离散系统概念 计算机控制系统结构可在图1-5的基础上简化为图1-19所示结构。这种系统结构为采样系统。 采样系统定义为动态子系统集合，系统中某些信号在一点或多点是以时间离散序列出现的，在另外一些点上，信号是以时间连续信号形式出现的。 图1-19计算机控制系统简化结构图 * 1.6 采样系统与离散系统概念 整个系统输入输出均为采样信号，系统可以看为时间离散系统。通常，当系统中各环节之间的信号全为时间离散信号时，称其为离散时间系统。 --- 若不关心采样点之间的特性，系统的输入及输出信号均取为采样信号（也可认为是虚假的采样）。 图1-20 计算机控制系统作为离散系统的结构图 * 本章小结 注意以下几点： 计算机控制系统中的控制器是用数字计算机和A/D及D/A转换器来实现的。 计算机控制系统重要的特点.注意计算机控制系统是一个混合信号系统。 计算机控制系统具有许多优点．是一种柔性和智能化的系统 。广泛用于国防、国民经济各个领域中不可替代的各种系统。 计算机控制系统的理论分析和设计具有许多不同的特点 。 采样系统及离散系统称呼的概念。 * 第 1 章 结 束 * 计算机控制系统第1章 计算机控制导论  * 本章主要内容 1.1 计算机控制系统的工作原理和系统组成 1.2 计算机控制系统结构、信号及控制方式的特点 1.3 计算机控制系统的优点 1.4 计算机控制系统发展、应用与分类状况 1.5 计算机控制理论与设计中的一些问题 1.6 计算机控制系统、采样系统及离散系统的概念 本章小结 * 1.1计算机控制系统的工作原理和系统组成 本节主要内容 1.1.1 计算机控制系统基本工作原理 1.1.2 计算机控制系统基本组成 * 1.1.1 计算机控制系统基本工作原理 实例 典型模拟式雷达天线指向位置跟踪系统 图1-1雷达天线指向位置跟踪系统 * 1.1.1 计算机控