[工学]自动控制原理第八章.ppt

请看下页 第八章 线性离散系统 ①有利于实现系统的高精度控制； ②数字信号传输有利于抗干扰； ③可以完成复杂的控制算法，而且参数修改容易； ④除了采用计算机进行控制外，还可以进行显示，报警等其它功能； ⑤易于实现远程或网络控制； 8.1 采样过程 8.2 采样定理与采样周期的确定 8.3 信号保持 8.4 Z变换 8.5 脉冲传递函数 8.6 线性离散系统的稳定性 左半s平面上 的带域称为主频带， 其它称为 次频带。 ※在z平面上系统稳定的充分必要条件是，系统的特征根必须全部位于z平面的单位圆 内。即 8.7 线性离散系统的时域分析 假定外作用为单位阶跃函数，即 （2）单位速度输入时的终值稳态误差 （3）单位加速度输入时下的终值稳态误差 8.8 数字控制器的模拟化设计 ? ①比例系数Kp对系统性能的影响：比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小；P偏大，振荡次数加多，调节时间加长；P太大时，系统会趋于不稳定；P太小，又会使系统的动作缓慢。　　②积分控制对系统性能的影响：积分作用使系统的稳定性下降，Ti小（积分作用强）会使系统不稳定，但能消除稳态误差，提高系统的控制精度。　　③微分控制对系统性能的影响：微分作用可以改善动态特性，Td偏大时，超调量较大，调节时间较短；Td偏小时，超调量也较大，调节时间也较长；只有Td合适，才能使超调量较小，减短调节时间。  本 章 作 业 P268 8-6 8-8 8-10 8-12 8-18（1） 1．扩充临界比例度法 （1）确定一个DDC（直接数字控制）的采样周期T。 （2）令DDC为纯比例KP控制。使KP置于较小位置 （或比例度较大位置），TI =?，TD = 0，使系统成为 闭环工作。KP↑→等幅振荡→ KK= KP ；临界振荡周期TK 。 （3）按照得到的KK和TK，人为地判断此DDC系统的控制质量 与模拟调节器系统的控制质量相比是否接近。接近程度用 控制度? 表示，定义为 0.13 0.50 0.70 — PID — 0.83 0.57 — PI 模拟调节器 0.22 0.40 0.27 0.16 PID — 1.05 0.36 0.22 PI 2.00 0.20 0.43 0.34 0.09 PID — 0.99 0.42 0.14 PI 1.50 0.16 0.47 0.47 0.043 PID — 0.91 0.49 0.05 PI 1.20 0.14 0.49 0.63 0.014 PID — 0.88 0.53 0.03 PI 1.05 TD/TK TI/TK KP/KK T/TK 控制规律 控 制 度 比例度法PID参数整定表 2．扩充响应曲线法 应用本法时，认为对象具有滞后自平衡特性（即滞后环节加 一阶惯性环节 ），多数工业对象具有如此模型，即 然后在该对象上做实验，测出对象的纯滞后时间τ和时间常 数T0 ，其余步骤与扩充临界比例度法相似。 0.40 2.00 1.20 — PID — 3.30 0.90 — PI 模拟调节器 0.82 1.50 0.60 0.60 PID — 4.20 0.57 0.80 PI 2.00 0.65 1.62 0.85 0.34 PID — 3.90 0.68 0.50 PI 1.50 0.55 1.90 1.00 0.16 PID — 3.60 0.78 0.20 PI 1.20 0.45 2.00 1.15 0.05 PID — 3.40 0.84 0.10 PI 1.05 TD /τ TI /τ KP /（T0 /τ） T/τ 控制规律 控 制 度 表5-6 响应曲线法PID参数整定表 （2）系统闭环误差脉冲传递函数为 系统稳态误差在采样时刻的值为 t = 20s时系统的稳态误差为 前言 连续部分 A/D 离散部分 D/A 1 数字控制器的设计方法 模拟化设计方法 离散化设计方法 2 模拟化设计方法的使用条件 采样频率要比系统的工作频率高得多。 3 模拟化设计方法的步骤 ⑴根据性能指标的要求用连续系统理论设计校正环节 ， 注意，零阶保持器的影响应折算到被控对象中去； ⑵选择合适的离散化方法，将 ⑶检查离散控制系统的性能是否满足设计的要求； ⑷将D(z)变为差分方程形式，并编制程序来实现其控制规律。 一、模拟校正装置的离散化方法 1 带有虚拟零阶保持器的Z变换 例如 已知 ，则 特点 D(z)的阶跃响应序列等于D(s)的阶跃响应的采样值。 2 差分反演法 例如 已知 ，则 3 根匹配法 根匹配法的基本思想如下： ⑴根S平面上一个 的零极点映射