线性定常连续系统的离散化幻灯片.ppt

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1、线性定常连续系统的离散化第1页，共9页，编辑于2022年，星期一线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(1/10)3.3 线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化q离散系统的工作状态可以分为以下两种情况:整个系统工作于单一的离散状态对于这种系统,其状态变量、输入变量和输出变量全部是离散量,如现在的全数字化设备、计算机集成制造系统等系统工作在连续和离散两种状态的混合状态对于这种系统,其状态变量、输入变量和输出变量既有连续时间型的模拟量,又有离散时间型的离散量,如连续被控对象的采样控制系统就属于这种情况第2页，共9页，编辑于2022年，星期一对于第二种情况的系统,其状态方程既有一

2、阶微分方程组又有一阶差分方程组为了能对这种系统运用离散系统的分析方法和设计方法,要求整个系统统一用离散状态方程来描述v由此,提出了连续系统的离散化问题在计算机仿真、计算机辅助设计中利用数字计算机分析求解连续系统的状态方程,或者进行计算机控制时,都会遇到离散化问题线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(2/10)第3页，共9页，编辑于2022年，星期一q下图所示为连续系统化为离散系统的系统框图连续系统离散化的实现连续系统离散化的实现保持器 连续系统 采样 u(k)y(k)D/A 数字计算机A/D y(t)u(t)x(t)x(k)线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(3/10

3、)第4页，共9页，编辑于2022年，星期一q在离散化之后,系统在各采样时刻的状态变量、输入变量和输出变量的值保持不变。q保持器为零阶的,即加到系统输入端的输入信号u(t)在采样周期内不变,且等于前一采样时刻的瞬时值,故有u(t)u(kT)kT t (k1)T 线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(4/10)第5页，共9页，编辑于2022年，星期一q线性定常连续系统状态空间模型的离散化,实际上是指在采样周期T下,将状态空间模型变换成离散系统的如下状态空间模型:由于离散化主要是对描述系统动态特性的状态方程而言,输出方程为静态的代数方程,其离散化后应保持不变,即C(T)C D(T)D离散

4、化主要针对连续系统状态方程(A,B)如何通过采样周期T,变换成离散系统状态方程(G,H)线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(6/10)第6页，共9页，编辑于2022年，星期一q连续系统的状态方程的求解公式如下:现在只考虑在采样时刻t kT和t (k1)T时刻之间的状态响应,即对于上式,取t0 kT,t(k1)T,于是考虑到u(t)在采样周期内保持不变的假定,所以有线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(7/10)第7页，共9页，编辑于2022年，星期一于是有G(T)(T)eAT对上式作变量代换,令t (k1)T,则上式可记为上两式即为离散化法的计算式线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(8/10)第8页，共9页，编辑于2022年，星期一q解 首先求出连续系统的状态转移矩阵:q例3-7 试用离散化方法写出下列连续系统的离散化系统的状态方程:线性定常连续系统的离散化线性定常连续系统的离散化(9/10)第9页，共9页，编辑于2022年，星期一