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第4章 常规及复杂控制技术 第4章 常规及复杂控制技术 4.1 数字控制器的连续化设计 4.1 数字控制器的连续化设计 4.1 数字控制器的连续化设计 4.1 数字控制器的连续化设计 4.1 数字控制器的连续化设计 4.1 数字控制器的连续化设计 4. 设计由计算机实现的控制算法 4.1 数字控制器的连续化设计 5. 校验 4.2 PID控制器的离散化设计 4.2.1 PID 调节器 根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制(简称PID控制)，是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.1 PID 调节器 4.2.2 PID控制规律的离散化 4.2.2 PID控制规律的离散化 4.2.2 PID控制规律的离散化 4.2.2 PID控制规律的离散化 4.2.2 PID控制规律的离散化 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 2. 微分项的改进 3. 时间最优+PID控制 4. 带死区的PID控制算法 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 对于积分分离，应该根据具体对象及控制要求合理的选择阈值β 。 若β值过大，达不到积分分离的目的； 若β值过小，一旦被控量y(t)无法跳出各积分分离区，只进行PD控制，将会出现残差。 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 1. 积分项的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 微分作用：克服系统的惯性、减少超调、抑制振荡 在数字PID调节器中，微分部分的调节作用并不是很明显，甚至没有调节作用，这是为什么呢？ 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 在PID控制输出串联一阶惯性环节 一阶惯性环节Df(s)的传递函数为 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 4.2.3 PID数字控制器算法的改进 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 4.2.4 数字PID参数选择及整定方法 第一步 整定比例部分 第二步 整定积分部分 第三步 整定积分部分 4.3 数字控制器的离散化设计技术 何为离散化设计方法 当采样周期比较大或对控制质量要求比较高时，必须从被控对象的特性出发，直接根据计算机控制理论(采样控制理论)来设计数字控制器，这类方法称为离散化设计方法。离散化设计技术比连续化设计技术更具有一般意义，它完全是根据采样控制系统的特点进行分析和综合，并导出相应的控制规律和算法。 4.3.1 数字控制器的离散化设计步骤 4.3.2 最少拍控制器的设计 4.3.3????最少拍有纹波控制器的设计 4.3.4? 最少拍无纹波控制器的设计 4.3.1 数字控制器的离散化设计步骤 4.3.2 最少拍控制器的设计 最少拍控制的定义： 所谓最少拍控制，就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态，且闭环脉冲传递函数具有以下形式 最少拍系统的设计原则是： 若系统广义被控对象G(z)无延迟且在z平面单位圆上及单位圆外无零极点，要求选择闭环脉冲传递函数Ф(z)，使系统在典型输入作用下，经最少采样周期后能使输出序列在各采样时刻的稳态误差为零，达到完全跟踪的目的，从而确定所需要的数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 1．闭环脉冲传递函数Ф(z)的确定 典型输入函数 根据z变换的终值定理，系统的稳态误差为 2．典型输入下的最少拍控制系统分析 (1)单位阶跃输入(q=1) 输入函数r(t)=1(t