采样控制系统第八章优秀PPT.ppt

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1、采样控制系统第八章第一页，本课件共有93页一、控制系统中的信号分类一、控制系统中的信号分类1、模拟信号、模拟信号 信号是时间的连续函数信号是时间的连续函数信号是时间的连续函数信号是时间的连续函数2、离散信号、离散信号、离散信号、离散信号 信号是时间上的离散序列信号是时间上的离散序列3、数字信号、数字信号、数字信号、数字信号信号是时间上、幅值上离散序列信号是时间上、幅值上离散序列第二页，本课件共有93页二、控制系统分类二、控制系统分类1、连续系统、连续系统2、采样系统、采样系统、采样系统、采样系统3、计算机控、计算机控 制系统制系统第三页，本课件共有93页 采样周期：采样周期：是一个非常重要、特

2、殊的参数，会影响系统是一个非常重要、特殊的参数，会影响系统是一个非常重要、特殊的参数，会影响系统是一个非常重要、特殊的参数，会影响系统 的稳定性、稳态误差、信号恢复精度！的稳定性、稳态误差、信号恢复精度！的稳定性、稳态误差、信号恢复精度！的稳定性、稳态误差、信号恢复精度！三、连续系统与采样控制系统三、连续系统与采样控制系统相同点：相同点：相同点：相同点：1 1、采用反馈控制结构、采用反馈控制结构、采用反馈控制结构、采用反馈控制结构 2 2、都有被控对象、测量元件和控制器组成、都有被控对象、测量元件和控制器组成、都有被控对象、测量元件和控制器组成、都有被控对象、测量元件和控制器组成 3 3、控制

3、系统的目的、控制系统的目的、控制系统的目的、控制系统的目的 4 4、系统分析的内容、系统分析的内容、系统分析的内容、系统分析的内容不同点：不同点：不同点：不同点：信号的形式（采样器、保持器）信号的形式（采样器、保持器）信号的形式（采样器、保持器）信号的形式（采样器、保持器）采样控制系统的优点：采样控制系统的优点：采样控制系统的优点：采样控制系统的优点：高精度、高可靠、有效抑制干扰、高精度、高可靠、有效抑制干扰、高精度、高可靠、有效抑制干扰、高精度、高可靠、有效抑制干扰、良好的通用性良好的通用性良好的通用性良好的通用性第四页，本课件共有93页第一节第一节第一节第一节 采样过程及采样定理概述采样过

4、程及采样定理概述采样过程及采样定理概述采样过程及采样定理概述一、采样过程一、采样过程采样过程：采样过程：采样过程：采样过程：按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变换为按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变换为按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变换为按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变换为时间上离散的脉冲序列的过程。时间上离散的脉冲序列的过程。时间上离散的脉冲序列的过程。时间上离散的脉冲序列的过程。理想脉冲信号发生器！理想脉冲信号发生器！T采样周期采样周期nn整数整数第五页，本课件共有93页采样过程可以看成是脉冲调制过程采样过程可以看成是脉冲调制过程采样过程的特点：采

5、样过程的特点：1、采样过程相当于一个脉冲调制过程、采样过程相当于一个脉冲调制过程2、采样的输出信号可表示两个信号的乘积、采样的输出信号可表示两个信号的乘积 决定采样时间决定采样时间 决定采样信号的幅值决定采样信号的幅值第六页，本课件共有93页二、采样定理二、采样定理傅里叶级数展开傅里叶级数展开（参见附录（参见附录C C）离散信号与连续信离散信号与连续信离散信号与连续信离散信号与连续信号频谱关系号频谱关系号频谱关系号频谱关系第七页，本课件共有93页连续信号频谱连续信号频谱离散信号频谱之一离散信号频谱之一离散信号频谱之二离散信号频谱之二频谱互不重叠的条件：频谱互不重叠的条件：第八页，本课件共有93

6、页采样定理（采样定理（SHANONSHANON定理）：定理）：为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于等于原始信号最大频率的二倍，即等于原始信号最大频率的二倍，即等于原始信号最大频率的二倍，即等于原始信号最大频率的二倍，即第九页，本课件共有93页第二节第二节 保持器保持器信号的复现：信号的复现：把采样信号恢复为原来的连续信号称为信号的复现。把采样信号恢复为原来的连续信号称为信号的复现。实现方法：实现方法：理想滤波器理想滤波器实际使用的方法：实际使用的方法：实际使用的方法：实际

7、使用的方法：保持器保持器保持器保持器零阶保持器（恒值外推）零阶保持器（恒值外推）一阶保持器（线性外推）一阶保持器（线性外推）一阶保持器（线性外推）一阶保持器（线性外推）第十页，本课件共有93页一、零阶保持器一、零阶保持器零阶保持器的输入输出信号零阶保持器的输入输出信号主要特点：主要特点：1、输出信号是阶梯波，含有高次谐波。、输出信号是阶梯波，含有高次谐波。2、相位滞后。、相位滞后。、相位滞后。、相位滞后。第十一页，本课件共有93页零阶保持器的单位脉冲响应零阶保持器的单位脉冲响应第十二页，本课件共有93页零阶保持器的幅频特性零阶保持器的幅频特性注意：注意：1、除了主频谱外，还有高频分量。、除了主

8、频谱外，还有高频分量。2、零阶保持器将产生相角滞后。、零阶保持器将产生相角滞后。第十三页，本课件共有93页零阶保持器的近似实现零阶保持器的近似实现取前两项取前两项取前三项取前三项取前三项取前三项第十四页，本课件共有93页取前三项时用无源网络实现形式取前三项时用无源网络实现形式取前三项时用无源网络实现形式取前三项时用无源网络实现形式 更高阶的近似，使无源网络变得非常复杂。更高阶的近似，使无源网络变得非常复杂。一般不使用！一般不使用！第十五页，本课件共有93页二、一阶保持器二、一阶保持器一阶保持器是一一阶保持器是一种按照线性规律种按照线性规律外推的保持器。外推的保持器。第十六页，本课件共有93页一

9、阶保持器的单位脉冲响应一阶保持器的单位脉冲响应一阶保持器的单位脉冲响应一阶保持器的单位脉冲响应第十七页，本课件共有93页第十八页，本课件共有93页一阶保持器与零阶保持器比较一阶保持器与零阶保持器比较1、一阶保持器幅频特性的幅值较大，高频分、一阶保持器幅频特性的幅值较大，高频分、一阶保持器幅频特性的幅值较大，高频分、一阶保持器幅频特性的幅值较大，高频分 量也大。量也大。2 2、一阶保持器相角滞后比零阶保持器大。、一阶保持器相角滞后比零阶保持器大。3 3、一阶保持器的结构更复杂。、一阶保持器的结构更复杂。一阶保持器实际很少使用！一阶保持器实际很少使用！一阶保持器实际很少使用！一阶保持器实际很少使用

10、！第十九页，本课件共有93页第三节第三节 差分方程差分方程保持器为零阶保持器保持器为零阶保持器保持器为零阶保持器保持器为零阶保持器在该周期下，系统输出为在该周期下，系统输出为在该周期下，系统输出为在该周期下，系统输出为本系统差分方程！本系统差分方程！第二十页，本课件共有93页差分方程的定义差分方程的定义对于单输入单输出线性定常系统，在某一采样时刻的输对于单输入单输出线性定常系统，在某一采样时刻的输出值出值 C(k)不仅与这一时刻的输入值不仅与这一时刻的输入值 r(k)有关，而且与有关，而且与过去时刻的输入值过去时刻的输入值r(k-1)、r(k-2)有关，还与过去的输有关，还与过去的输出值出值c

11、(k-1)、c(k-2)有关。可以把这种关系描述如下：有关。可以把这种关系描述如下：n系统的阶次系统的阶次n系统的第系统的第系统的第系统的第k个采样周期个采样周期线性定常系统线性定常系统线性定常系统线性定常系统差分方程的一差分方程的一差分方程的一差分方程的一般形式般形式般形式般形式第二十一页，本课件共有93页差分方程的递推求解差分方程的递推求解第二十二页，本课件共有93页第四节第四节 Z变换变换一、一、一、一、Z Z变换的定义变换的定义对其进行拉氏变换：此式称为采样函数 的Z变换。F（z)是是的的Z变换变换第二十三页，本课件共有93页二、二、Z Z变换的方法变换的方法1、级数求和法、级数求和法

12、例例8-1 求求1*（t）的）的Z变换变换。例例8-2 求求 的的F(Z)。第二十四页，本课件共有93页2、部分分式法、部分分式法例例8-3 求解求解 的的Z变换变换。第二十五页，本课件共有93页例例8-4 求求第二十六页，本课件共有93页3、留数计算法、留数计算法 设连续函数设连续函数f(t)f(t)的拉普拉斯变换的拉普拉斯变换F(S)及全部极点已知及全部极点已知及全部极点已知及全部极点已知,则可用留数计算法求则可用留数计算法求则可用留数计算法求则可用留数计算法求Z变换变换当当F(S)具有一阶极点具有一阶极点S=P1时时,其留数为其留数为当当F(S)具有具有q阶重复极点时阶重复极点时,其留数

13、为其留数为第二十七页，本课件共有93页例例85 求求的的Z变换变换解解:第二十八页，本课件共有93页例例86 求求的的Z变换变换解解:两阶重极点两阶重极点!第二十九页，本课件共有93页常用函数的常用函数的常用函数的常用函数的Z变换变换第三十页，本课件共有93页三、三、Z Z变换的基本定理变换的基本定理1、线性定理、线性定理2、滞后定理、滞后定理3、初值定理、初值定理4、终值定理、终值定理5、超前定理、超前定理6、复数偏移定理、复数偏移定理7、卷积和定理、卷积和定理第三十一页，本课件共有93页1、线性定理、线性定理设：设：设：设：则：则：则：则：函数线性组合的函数线性组合的函数线性组合的函数线性

14、组合的Z Z变换，等于各函数变换，等于各函数变换，等于各函数变换，等于各函数Z Z变换的线性组合。变换的线性组合。变换的线性组合。变换的线性组合。2、滞后定理、滞后定理设在设在设在设在t0t0时连续函数时连续函数时连续函数时连续函数f(t)f(t)的值为零，其的值为零，其的值为零，其的值为零，其Z Z变换为变换为变换为变换为F F（Z Z）则）则）则）则原函数在时域中延迟几个采样周期，相当于在象函数上乘原函数在时域中延迟几个采样周期，相当于在象函数上乘以以z-k,算子算子z-k的含义可表示时域中时滞环节，把脉冲延迟的含义可表示时域中时滞环节，把脉冲延迟k个个周期。周期。第三十二页，本课件共有9

15、3页3、初值定理、初值定理设函数设函数f(t)f(t)的的Z Z变换为变换为F F（z z），并且），并且 存在，则存在，则存在，则存在，则4、终值定理、终值定理设函数设函数f(t)的的Z变换为变换为F（z），并且（），并且（1-z-1）F(z)在以在以原点为圆心的单位圆上和圆外均无极点，则有原点为圆心的单位圆上和圆外均无极点，则有经常用于分析计算机系统的稳态误差！经常用于分析计算机系统的稳态误差！第三十三页，本课件共有93页5、超前定理、超前定理设函数设函数f(t)的的Z变换为变换为则：则：若若则：则：6、复数偏移定理、复数偏移定理设函数设函数f(t)的的Z变换为变换为F（Z），则），则第三

16、十四页，本课件共有93页7、卷积和定理、卷积和定理设：设：式中：式中：为正整数，当为正整数，当n为负数时为负数时则有：则有：式中：式中：式中：式中：第三十五页，本课件共有93页四、四、四、四、Z反变换反变换Z反变换是已知反变换是已知Z变换表达式变换表达式F（Z）f(nT)的过程的过程只能求出序列的表达式，而不能求出它的连续函数！只能求出序列的表达式，而不能求出它的连续函数！求解方法：长除法求解方法：长除法求解方法：长除法求解方法：长除法 、部分分式法部分分式法部分分式法部分分式法 、留数法。留数法。留数法。留数法。1、长除法（幂级数法）、长除法（幂级数法）要点：要点：将将F（Z）用长除法变化为

17、降幂排列的展形式。）用长除法变化为降幂排列的展形式。第三十六页，本课件共有93页Z反变换为反变换为也即：也即：例例8787 求求的的Z反变换反变换解：解：第三十七页，本课件共有93页第三十八页，本课件共有93页1.1.部分分式法（因式分解法，查表法）部分分式法（因式分解法，查表法）步骤：步骤：先将变换式写成先将变换式写成，展展开开成部分分式，成部分分式，查查Z Z变换表变换表两端乘以两端乘以Z Z第三十九页，本课件共有93页例例88 求求的的Z反变换反变换反变换反变换解：解：解：解：第四十页，本课件共有93页3.3.留数法留数法 （反演积分法）（反演积分法）函数函数F(z)zn-1在极点在极点

18、Zi处的留数处的留数曲线曲线曲线曲线C C可以是包含可以是包含可以是包含可以是包含F(z)zn-1全部极点的任意封闭曲线全部极点的任意封闭曲线若若若若Zi为一重极点为一重极点若若若若Z Zi为为q重极点重极点第四十一页，本课件共有93页例例89 求求求求的的Z反变换反变换反变换反变换解：解：有两个一重极点有两个一重极点第四十二页，本课件共有93页例例例例810 求求的的Z反变换反变换解：解：有一个两重极点有一个两重极点第四十三页，本课件共有93页第五节第五节 脉冲传递函数脉冲传递函数一、基本概念一、基本概念脉冲传递函数的定义脉冲传递函数的定义采样系统的离散输出信号采样系统的离散输出信号第四十四

19、页，本课件共有93页根据脉冲响应来推导脉冲传递函数根据脉冲响应来推导脉冲传递函数第四十五页，本课件共有93页由卷积和定理，可得由卷积和定理，可得系统的脉冲传递函数即为系统单位脉冲响应系统的脉冲传递函数即为系统单位脉冲响应系统的脉冲传递函数即为系统单位脉冲响应系统的脉冲传递函数即为系统单位脉冲响应g(t)经经经经采样后离散信号的采样后离散信号的采样后离散信号的采样后离散信号的Z Z变换，即变换，即系统的响应速度越快，即其单位脉冲响应系统的响应速度越快，即其单位脉冲响应g(t)g(t)衰减越快，则相应的脉冲传递函数的展衰减越快，则相应的脉冲传递函数的展开式中包含的项数越少开式中包含的项数越少第四十

20、六页，本课件共有93页二、开环系统脉冲传递函数二、开环系统脉冲传递函数1、串联各环节之间有采样器的情况、串联各环节之间有采样器的情况G2(s)G1(s)脉冲传递函数等于两个环节的脉冲传递函数等于两个环节的脉冲传递函数之积。脉冲传递函数之积。第四十七页，本课件共有93页2、串联各环节之间无采样器的情况、串联各环节之间无采样器的情况G2(s)G1(s)没有采样开关分隔的两个线性环节串联时，其脉没有采样开关分隔的两个线性环节串联时，其脉冲传递函数为这两个环节的传递函数相乘之积的冲传递函数为这两个环节的传递函数相乘之积的Z变换。变换。第四十八页，本课件共有93页例例811 设设两个环节串联，分别求出中

21、间有采样开关和无采样两个环节串联，分别求出中间有采样开关和无采样开关时系统的开环脉冲传递函数。开关时系统的开环脉冲传递函数。解：解：解：解：两个环节中间有采样开关时两个环节中间有采样开关时两个环节中间无采样开关时两个环节中间无采样开关时两个环节中间无采样开关时两个环节中间无采样开关时第四十九页，本课件共有93页三、采样系统的闭环脉冲传递函数三、采样系统的闭环脉冲传递函数第五十页，本课件共有93页闭环脉冲传递函数闭环脉冲传递函数误差脉冲传递函数误差脉冲传递函数对于单位反馈系统对于单位反馈系统对于单位反馈系统对于单位反馈系统闭环脉冲传递函数闭环脉冲传递函数误差脉冲传递函数误差脉冲传递函数闭环采样控

22、制系统的特征方程闭环采样控制系统的特征方程第五十一页，本课件共有93页当采样系统中有数字控制器时当采样系统中有数字控制器时当采样系统中有数字控制器时当采样系统中有数字控制器时第五十二页，本课件共有93页有干扰信号的采样系统有干扰信号的采样系统有干扰信号的采样系统有干扰信号的采样系统第五十三页，本课件共有93页闭环系统脉冲传递函数闭环系统脉冲传递函数 应注意在闭环的各个通道以及环节之间是否应注意在闭环的各个通道以及环节之间是否有采样开关，因为有、无采样开关所得的闭环脉有采样开关，因为有、无采样开关所得的闭环脉冲传递函数是不相同的。冲传递函数是不相同的。第五十四页，本课件共有93页第六节第六节 线

23、性系统的稳定性分析线性系统的稳定性分析 一、采样控制系统稳定的条件一、采样控制系统稳定的条件（一）（一）S平面和平面和Z Z平面的映射关系平面的映射关系平面的映射关系平面的映射关系设复变量设复变量则则S S平面平面平面平面Z Z平面平面第五十五页，本课件共有93页（二）线性采样系统稳定的充要条件（二）线性采样系统稳定的充要条件闭环脉冲传递函数闭环脉冲传递函数闭环系统特征方程闭环系统特征方程闭环系统稳定的充要条件闭环系统稳定的充要条件第五十六页，本课件共有93页二、劳斯稳定判据二、劳斯稳定判据双线性变换法双线性变换法Z和和和和W均为复变量均为复变量讨论：讨论：（1）W平面的虚轴平面的虚轴对应于对

24、应于对应于对应于Z平面平面平面平面单位圆单位圆单位圆单位圆第五十七页，本课件共有93页（2 2）W平面的左半平面平面的左半平面对应于对应于Z平平面单位圆内面单位圆内（3）W平面的左半平面平面的左半平面对应于对应于Z平平平平面单位圆外面单位圆外面单位圆外面单位圆外W平面平面平面平面Z平面平面第五十八页，本课件共有93页劳斯稳定性判据的应用劳斯稳定性判据的应用例例812 设控制系统如下图所示设控制系统如下图所示设控制系统如下图所示设控制系统如下图所示其中其中其中其中采样周期为采样周期为采样周期为采样周期为求能使系统稳定的求能使系统稳定的K1K1取值范围取值范围取值范围取值范围第五十九页，本课件共有

25、93页解解:系统开环脉冲传递函数系统开环脉冲传递函数系统闭环脉冲传递函数系统闭环脉冲传递函数特征方程特征方程特征方程特征方程第六十页，本课件共有93页整理可得整理可得:列写劳斯表列写劳斯表第六十一页，本课件共有93页第七节第七节 采样系统的稳态误差分析采样系统的稳态误差分析系统开环脉冲传递函数系统开环脉冲传递函数误差脉冲传递函数误差脉冲传递函数根据根据根据根据Z变换的终值定理可得在输入作用下采样系统变换的终值定理可得在输入作用下采样系统的稳态误差终值为的稳态误差终值为:一、稳态误差终值的计算一、稳态误差终值的计算一、稳态误差终值的计算一、稳态误差终值的计算第六十二页，本课件共有93页（1 1）

26、输入信号为单位阶跃函数）输入信号为单位阶跃函数）输入信号为单位阶跃函数）输入信号为单位阶跃函数当采样系统为当采样系统为当采样系统为当采样系统为型系统时型系统时当采样系统为当采样系统为型系统时型系统时第六十三页，本课件共有93页（2）输入信号为单位斜坡函数）输入信号为单位斜坡函数当采样系统为当采样系统为型系统时型系统时第六十四页，本课件共有93页（3）输入信号为单位抛物线函数）输入信号为单位抛物线函数系系系系 统统统统 类类类类 型型型型位位位位 置置置置 误误误误 差差差差速速速速 度度度度 误误误误 差差差差加加加加 速速速速 度度度度 误误误误 差差差差0型型1/kp型型01/kr型型00

27、1/ka第六十五页，本课件共有93页二、稳态误差级数的计算法二、稳态误差级数的计算法连续系统的稳态误差级数计算连续系统的稳态误差级数计算第六十六页，本课件共有93页采样系统的稳态误差级数计算采样系统的稳态误差级数计算第六十七页，本课件共有93页例例例例813 设控制系统如下图所示设控制系统如下图所示其中其中采样周期为采样周期为求系统对于输入信号求系统对于输入信号r(t)的稳态误差的级数表达的稳态误差的级数表达的稳态误差的级数表达的稳态误差的级数表达式。式。式。式。第六十八页，本课件共有93页解：解：第六十九页，本课件共有93页第八节第八节第八节第八节 采样系统的暂态响应与脉冲传递采样系统的暂态

28、响应与脉冲传递采样系统的暂态响应与脉冲传递采样系统的暂态响应与脉冲传递 函数极点、零点分布关系函数极点、零点分布关系当输入为单位阶跃信号时，输出信号的当输入为单位阶跃信号时，输出信号的当输入为单位阶跃信号时，输出信号的当输入为单位阶跃信号时，输出信号的Z Z变换变换第七十页，本课件共有93页1 1、当特征根为正实数时、当特征根为正实数时发散发散收敛收敛2、当特征根为负实数时、当特征根为负实数时振荡发散振荡发散振荡发散振荡发散振荡收敛振荡收敛3 3、当特征根为一对共轭复数、当特征根为一对共轭复数、当特征根为一对共轭复数、当特征根为一对共轭复数第七十一页，本课件共有93页第七十二页，本课件共有93

29、页采样控制系统的主要性能指标采样控制系统的主要性能指标采样控制系统的主要性能指标采样控制系统的主要性能指标设采样系统的性能由一对主导复数决定，其它零点、极设采样系统的性能由一对主导复数决定，其它零点、极设采样系统的性能由一对主导复数决定，其它零点、极设采样系统的性能由一对主导复数决定，其它零点、极点忽略不计。点忽略不计。点忽略不计。点忽略不计。峰值时间：峰值时间：最大超调量：最大超调量：第七十三页，本课件共有93页采样控制系统的根轨迹采样控制系统的根轨迹例例814 设采样控制系统的开环传递函数设采样控制系统的开环传递函数试绘制此系统的根轨迹图并确定系统稳定的临界增益试绘制此系统的根轨迹图并确定

30、系统稳定的临界增益解：解：解：解：根轨迹的分支数根轨迹的分支数 2根轨迹的起点根轨迹的起点根轨迹的终点根轨迹的终点实轴上的根轨迹实轴上的根轨迹第七十四页，本课件共有93页分离点和汇合点分离点和汇合点临界临界KK值值第七十五页，本课件共有93页第九节第九节 采样控制系统的校正采样控制系统的校正采样系统的串联数字校正结构框图采样系统的串联数字校正结构框图采样系统的串联数字校正结构框图采样系统的串联数字校正结构框图一、最少拍采样控制系统的校正一、最少拍采样控制系统的校正拍的概念：拍的概念：一个采样周期称为一拍一个采样周期称为一拍最少拍采样控制系统：最少拍采样控制系统：在典型信号作用下，经在典型信号作

31、用下，经过最少的采样周期，系统的采样误差信号减少过最少的采样周期，系统的采样误差信号减少为零，实现完全跟踪。为零，实现完全跟踪。第七十六页，本课件共有93页典型输典型输入信号入信号单位阶跃单位阶跃单位阶跃单位阶跃单位斜坡单位斜坡单位抛物线单位抛物线第七十七页，本课件共有93页系统误差系统误差误差终值误差终值为了实现无稳态误差，误差脉冲传递函数满足条件为了实现无稳态误差，误差脉冲传递函数满足条件第七十八页，本课件共有93页1、单位阶跃输入信号作用时、单位阶跃输入信号作用时tC*(t)T02T05T0第七十九页，本课件共有93页2、单位阶跃输入信号作用时、单位阶跃输入信号作用时T04T0tC*(t

32、)第八十页，本课件共有93页2、单位阶跃输入信号作用时、单位阶跃输入信号作用时T03T0tC*(t)第八十一页，本课件共有93页典型输入调整时间闭环脉冲传递函数r(t)R(z)1(t)t2T03T0第八十二页，本课件共有93页例例815试求在单位阶跃信号作用下最少拍系统的试求在单位阶跃信号作用下最少拍系统的D（Z Z）。）。设单位采样控制系统的框图如下：设单位采样控制系统的框图如下：设单位采样控制系统的框图如下：设单位采样控制系统的框图如下：第八十三页，本课件共有93页解：解：输入信号为单位斜坡信号输入信号为单位斜坡信号,所以所以加入校正装置后加入校正装置后加入校正装置后加入校正装置后,最少拍

33、系统的开环脉冲传递函数最少拍系统的开环脉冲传递函数最少拍系统的开环脉冲传递函数最少拍系统的开环脉冲传递函数第八十四页，本课件共有93页tC*(t)T 2T5T调整时间调整时间调整时间调整时间:两拍两拍超调量超调量:100%:100%若输入信号不是单位斜坡信号若输入信号不是单位斜坡信号,而是单位阶跃信而是单位阶跃信而是单位阶跃信而是单位阶跃信号号号号,系统的输出信号的系统的输出信号的Z变换为变换为:第八十五页，本课件共有93页最少拍系统的局限性最少拍系统的局限性1、根据一种典型信号进行校正而得到的最少拍系统，、根据一种典型信号进行校正而得到的最少拍系统，、根据一种典型信号进行校正而得到的最少拍系

34、统，、根据一种典型信号进行校正而得到的最少拍系统，往往不能很好适用其它形式的输入信号。往往不能很好适用其它形式的输入信号。往往不能很好适用其它形式的输入信号。往往不能很好适用其它形式的输入信号。2、当、当、当、当G（Z）含有单位圆上或单位圆外的零点、极）含有单位圆上或单位圆外的零点、极点时不能直接应用。点时不能直接应用。为保证闭环系统的稳定性为保证闭环系统的稳定性零点零点极点极点第八十六页，本课件共有93页当当当当G（Z）含有单位圆上或单位圆外的零点、极点时，）含有单位圆上或单位圆外的零点、极点时，闭环脉冲传递函数选择的原则：闭环脉冲传递函数选择的原则：（1）用）用e(Z)e(Z)的零点补偿的

35、零点补偿的零点补偿的零点补偿G G（Z Z）在单位圆上或圆）在单位圆上或圆 外的极点。外的极点。（2）用）用(Z)(Z)(Z)(Z)的零点补偿的零点补偿G G（Z Z）在单位圆上或圆）在单位圆上或圆 外的零点。外的零点。（3）G G（Z Z）中常含有）中常含有Z Z-1-1-1-1的因子，为了保证的因子，为了保证D D（Z Z）能实）能实现，要求现，要求（Z Z）也必须有）也必须有Z Z-1-1的因子。的因子。又又又又所以所以应该包含常数项应该包含常数项1和和Z-1-1第八十七页，本课件共有93页例例816816试求在单位阶跃信号作用下最少拍系统的试求在单位阶跃信号作用下最少拍系统的试求在单位

36、阶跃信号作用下最少拍系统的试求在单位阶跃信号作用下最少拍系统的D（Z Z）,以及以及系统暂态响应系统暂态响应C*(t)。设单位采样控制系统的框图如下：设单位采样控制系统的框图如下：第八十八页，本课件共有93页解：解：输入信号为单位阶跃信号输入信号为单位阶跃信号,所以所以含有一个位于含有一个位于Z Z平面单位圆外的零点！平面单位圆外的零点！平面单位圆外的零点！平面单位圆外的零点！第八十九页，本课件共有93页加入校正装置后加入校正装置后,最少拍系统的输出信号的最少拍系统的输出信号的Z变换变换变换变换校正装置的脉冲传递函数校正装置的脉冲传递函数tC*(t)T2T5T调整时间调整时间:两拍两拍超调量超调量:100%:100%第九十页，本课件共有93页二、数字二、数字二、数字二、数字PID控制器控制器控制器控制器（一）数字（一）数字PID算法的位置型算法的位置型算法的位置型算法的位置型第九十一页，本课件共有93页数字数字PID控制器的脉冲传递函数控制器的脉冲传递函数第九十二页，本课件共有93页第九十三页，本课件共有93页