第六章计算机控制系统的直接设计法.pptVIP

Φ(z)应包含G(z)的所有零点：例：单位反馈计算机控制系统，系统广义对象脉冲传递函数为T=1秒，在单位速度输入下，设计最少拍无纹波控制器D(z)。第29页，共47页，星期日，2025年，2月5日解：解联立方程解得：a0=1.407a1=-0.826b0=1,b1=0.592第30页，共47页，星期日，2025年，2月5日T2T3T4T5Ttu0.40.30.20.10T2T3T4T5Tty543210第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日4.具有阻尼权因子的最少拍控制系统设计对各种输入函数的响应采用折中方法处理，使它对各种输入信号都具有较满意的性能。根据最少拍设计理论阻尼权因子系数第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日例6.3第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日6．1概述把计算机控制系统中的连续部分数字化，把整个系统看作离散系统，用离散化的方法设计控制器，称为直接设计法。D(z)Ho(s)Gp(s)e*(t)u*(t)E(z)U(z)r(t)+_R(z)Φ(z)G(z)c(t)Y(z)第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日●必须以采样周期足够小为前提。许多实际系统难以满足这一要求。●没有反映采样点之问的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不稳定外，还使系统的调节品质变坏。●等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统，而不可能超过它。因此，这种方法也被称为近似设计法。等效离散化设计方法存在的缺陷第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日离散化设计方法(直接设计方法)具体设计步骤●根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其他约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数?(z)●根据相关条件确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)●根据D(z)编制控制算法程序第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日D(z)Ho(s)Gp(s)e*(t)u*(t)E(z)U(z)r(t)+_R(z)Φ(z)G(z)c(t)Y(z)第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日D(z)Ho(s)Gp(s)e*(t)u*(t)E(z)U(z)r(t)+_R(z)Φ(z)G(z)y(t)Y(z)开环冲传递函数：闭环脉冲传递函数：误差脉冲传递函数：数字控制器输出闭环脉冲传递函数为：第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日已知Φ(z)，可计算出D(z)：已知Φe(z)，可计算出D(z)：已知ΦU(z)，可计算出D(z)：D(z)必须满足以下条件：?由此而得到的D(z)是物理可实现的?D(z)也必须是稳定的。第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日§6-2最少拍控制系统的设计稳定、不包含纯滞后环节的最少拍控制器的设计任意广义对象的最少拍有纹波系统设计3.最少拍无纹波系统的设计4.具有阻尼权因子的最少拍控制系统设计第8页，共47页，星期日，2025年，2月5日最少拍控制系统设计是指系统在典型输入信号作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零.最少拍控制系统也称为最少拍无差系统、最少拍随动系统，实质上是时间最优控制系统，系统的性能指标就是系统的调节时间最短或尽可能短。最少拍控制系统的设计要求第9页，共47页，星期日，2025年，2月5日最少拍无差系统的控制输入信号典型控制输入时间序列脉冲传递函数单位阶跃输入：单位速度输入：单位加速度输入：通式：第10页，共47页，星期日，2025年，2月5日1.稳定不包含纯滞后环节的最少拍控制器的设计