【教学课件】第7章线性离散系统分析.ppt

第7章 线性离散系统分析烟台大学光电学院7-1 离散系统基本概念7.1.1 采样控制系统采样控制系统炉温采样控制系统原理图 同步电机通过减速器带动凸轮转动，凸轮使得检流计指针周期性的上下运动，每隔T秒与电位器接触一次，每次接触时间为。即每隔T采样一次，采样持续时间为。炉温变测温电阻阻值变 电桥失去平衡检流计指针偏移电位器电压变 采样e*(t)控制阀门角度(充气量)炉温。炉温控制过程中，若采用连续控制方式，则无法解决控制精度与动态性能直接的矛盾。炉温调节是一个大惯性过程，炉温变换比较缓慢。采用连续控制方式时，电动机一直转动，引起炉温震荡；而采用采样控制时，由于采样具有一定的周期，在采样间隔处，电动机不动，可以等待炉温的缓慢变换过程，可以减小调节过程中的超调，使系统更加稳定。采样控制系统中有两种形式的信号 连续时间信号(测量元件、执行元件、被控对象等)离散采样信号因此需要两种形式的信号的相互间的转换。1.信号采样和复现 采样：将连续信号变为脉冲序列的过程。由采样器(采样开关)实现。理想采样：0 复现：将脉冲序列变为连续信号的过程。由保持器实现。串滤波器以去处脉冲序列的高频分量所引起的噪声影响。2.采样系统的典型结构图7.1.2 数字控制系统 数字控制系统是一种以计算机为控制器实现控制具有连续工作状态的被控对象的闭环控制系统。数字计算机 工作于离散状态 被控对象 工作于连续状态1.A/D转换器 A/D：将模拟信号转换为数字信号的装置。采样：对时间离散化 量化:(编码)对幅值离散化 若认为采样编码过程瞬时完成，并用理想脉冲来代替数字信号，则数字信号可以看成脉冲信号，A/D转换器可以用一个每隔T秒瞬时闭合一次的理想采样开关表示。2.D/A转换器 D/A：将数字信号转换为连续模拟信号的装置。解码:将离散数字信号转换为离散模拟信号 复现:将离散模拟信号转换为连续模拟信号7.1.3 离散控制系统的特点(1)由数字计算机构成的数字校正装置，效果比连续校正装置好，且由软件实现，控制灵活。(2)采样信号的传递可以有效的抑制噪声，提高系统的抗干扰能力。(3)允许采用高灵敏度的控制元件，提高控制精度。(4)一台计算机可分时控制若干系统，提高设备利用率，经济性好。(5)对大延时控制系统，可以引入采样的方式提高稳定性。7.1.4 离散控制系统的研究方法 建立系统差分方程数学模型求解 采用z变换法建立离散系统数学模型求解