计算机控制系统复习.ppt

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1、1复习重点复习重点复习重点复习重点vv重点掌握各章节的思想、原理；能够叙述，清晰表达。重点掌握各章节的思想、原理；能够叙述，清晰表达。重点掌握各章节的思想、原理；能够叙述，清晰表达。重点掌握各章节的思想、原理；能够叙述，清晰表达。vv基本概念：基本概念：基本概念：基本概念：Z Z变换，闭环离散系统传递函数的计算；变换，闭环离散系统传递函数的计算；变换，闭环离散系统传递函数的计算；变换，闭环离散系统传递函数的计算；vv闭环系统的闭环系统的闭环系统的闭环系统的R(Z)Y(Z)Gc(Z)E(Z)R(Z)Y(Z)Gc(Z)E(Z)之间的关系，灵活应之间的关系，灵活应之间的关系，灵活应之间的关系，灵活应

2、用。用。用。用。vv差分方程的解法；常用定理（超前滞后等）。差分方程的解法；常用定理（超前滞后等）。差分方程的解法；常用定理（超前滞后等）。差分方程的解法；常用定理（超前滞后等）。vv系统稳定性分析；系统稳定性分析；系统稳定性分析；系统稳定性分析；vv有限拍系统的设计计算；有限拍系统的设计计算；有限拍系统的设计计算；有限拍系统的设计计算；vvPIDPID控制的原理；控制的原理；控制的原理；控制的原理；vv串级控制、前馈控制、纯滞后控制的原理分析。串级控制、前馈控制、纯滞后控制的原理分析。串级控制、前馈控制、纯滞后控制的原理分析。串级控制、前馈控制、纯滞后控制的原理分析。2第一章第一章vv1 1

3、 计算机输出反馈控制系统的组成、框图画法计算机输出反馈控制系统的组成、框图画法计算机输出反馈控制系统的组成、框图画法计算机输出反馈控制系统的组成、框图画法 输入、输出、对象输入、输出、对象输入、输出、对象输入、输出、对象G(S)G(S)、控制器、单位反馈（输出反馈）、非、控制器、单位反馈（输出反馈）、非、控制器、单位反馈（输出反馈）、非、控制器、单位反馈（输出反馈）、非单位反馈。单位反馈。单位反馈。单位反馈。G(S)G(S)前后开关问题。前后开关问题。前后开关问题。前后开关问题。vv2 2 控制对象：控制对象：控制对象：控制对象：放大环节、惯性环节、积分环节、纯滞后环节放大环节、惯性环节、积分

4、环节、纯滞后环节放大环节、惯性环节、积分环节、纯滞后环节放大环节、惯性环节、积分环节、纯滞后环节 控制通道、扰动通道控制通道、扰动通道控制通道、扰动通道控制通道、扰动通道 每个通道由放大系数每个通道由放大系数每个通道由放大系数每个通道由放大系数K K、惯性时间常数、惯性时间常数、惯性时间常数、惯性时间常数TmTm、积分时间常数、积分时间常数、积分时间常数、积分时间常数Ti Ti 纯滞后时间纯滞后时间纯滞后时间纯滞后时间t t来表示；来表示；来表示；来表示；vv3 3 采样定理：采样定理：采样定理：采样定理：采样周期采样周期T，采样角频率，采样角频率s=2/T，连续信号，连续信号y(t)的频谱特

5、的频谱特性中的最高角频率性中的最高角频率max，为了使得采样的离散信号，为了使得采样的离散信号y*(t)能够不失真地恢能够不失真地恢复原来的连续信号，必须正确的选择采样角频率：复原来的连续信号，必须正确的选择采样角频率：s=2 max。采样定。采样定理是为了正确地选择采样周期理是为了正确地选择采样周期T。3第一章第一章vv4 4 模数转换器（模数转换器（模数转换器（模数转换器（A/DA/D）量化单位量化单位量化单位量化单位q q，量化误差，量化误差，量化误差，量化误差 q/2 例题：例题：例题：例题：0 010000Pa10000Pa，线性转换为，线性转换为，线性转换为，线性转换为0 05V5

6、V，物理量与，物理量与，物理量与，物理量与电压值之间的关系式？若要求采样精度为电压值之间的关系式？若要求采样精度为电压值之间的关系式？若要求采样精度为电压值之间的关系式？若要求采样精度为1Pa1Pa，A/DA/D转换器的位数是多少？量化误差？转换器的位数是多少？量化误差？转换器的位数是多少？量化误差？转换器的位数是多少？量化误差？4第一章第一章vv5 5 计算机控制系统的性能及其指标计算机控制系统的性能及其指标计算机控制系统的性能及其指标计算机控制系统的性能及其指标 控制系统的性能可用稳定性、稳态指标、动态指标来表征。控制系统的性能可用稳定性、稳态指标、动态指标来表征。控制系统的性能可用稳定性

7、、稳态指标、动态指标来表征。控制系统的性能可用稳定性、稳态指标、动态指标来表征。稳定性稳定性稳定性稳定性（4 4种可能）：发散振荡、衰减振荡、等幅振荡、非周种可能）：发散振荡、衰减振荡、等幅振荡、非周种可能）：发散振荡、衰减振荡、等幅振荡、非周种可能）：发散振荡、衰减振荡、等幅振荡、非周期衰减期衰减期衰减期衰减 动态指标动态指标动态指标动态指标：超调量：超调量：超调量：超调量 p p=(=(y ymm-y y )/)/y y 、调节时间、调节时间、调节时间、调节时间tsts、峰值时间、峰值时间、峰值时间、峰值时间tptp、衰减比、振荡次数衰减比、振荡次数衰减比、振荡次数衰减比、振荡次数N N；

8、稳态指标稳态指标稳态指标稳态指标：ess=y0-yess=y0-y ,vv6 6 对象特性对控制性能的影响对象特性对控制性能的影响对象特性对控制性能的影响对象特性对控制性能的影响 放大系数放大系数放大系数放大系数K K（分控制通道和扰动通道）（分控制通道和扰动通道）（分控制通道和扰动通道）（分控制通道和扰动通道）惯性时间常数惯性时间常数惯性时间常数惯性时间常数T T（分控制通道和扰动通道）（分控制通道和扰动通道）（分控制通道和扰动通道）（分控制通道和扰动通道）纯滞后时间（分控制通道和扰动通道）纯滞后时间（分控制通道和扰动通道）纯滞后时间（分控制通道和扰动通道）纯滞后时间（分控制通道和扰动通道）

9、5第二章第二章vv1 1 线性连续系统与线性离散系统的比较线性连续系统与线性离散系统的比较线性连续系统与线性离散系统的比较线性连续系统与线性离散系统的比较 连续系统用线性常微分方程描述，离散系统用线性常系数差分连续系统用线性常微分方程描述，离散系统用线性常系数差分连续系统用线性常微分方程描述，离散系统用线性常系数差分连续系统用线性常微分方程描述，离散系统用线性常系数差分方程描述；方程描述；方程描述；方程描述；连续系统传递函数连续系统传递函数连续系统传递函数连续系统传递函数G(S)G(S)只与连续环节有关，离散系统传递函数只与连续环节有关，离散系统传递函数只与连续环节有关，离散系统传递函数只与连

10、续环节有关，离散系统传递函数除了与连续环节有关外，还与采样开关有关。除了与连续环节有关外，还与采样开关有关。除了与连续环节有关外，还与采样开关有关。除了与连续环节有关外，还与采样开关有关。vv2 Z2 Z变换变换变换变换 Z Z变换定义变换定义变换定义变换定义 根据根据根据根据Y(kT)Y(kT)求求求求Y(Z)Y(Z)，习题，习题，习题，习题2.42.4；根据根据根据根据Y(Z)Y(Z)求求求求Y(kT)Y(kT)，习题，习题，习题，习题2.3;2.3;Z Z变换的性质和定理：线性，超前，滞后，初值，终值。变换的性质和定理：线性，超前，滞后，初值，终值。变换的性质和定理：线性，超前，滞后，初

11、值，终值。变换的性质和定理：线性，超前，滞后，初值，终值。vv3 Z3 Z反变换：部分分式法，常除法，反变换：部分分式法，常除法，反变换：部分分式法，常除法，反变换：部分分式法，常除法，留数法留数法留数法留数法 p47 Zp47 Z变换对变换对变换对变换对6第二章第二章vv4 Z4 Z变换求解差分方程变换求解差分方程变换求解差分方程变换求解差分方程 用到超前，滞后定理。用到超前，滞后定理。用到超前，滞后定理。用到超前，滞后定理。步骤：步骤：步骤：步骤：对差分方程作对差分方程作对差分方程作对差分方程作Z Z变换；变换；变换；变换；利用已知条件代入利用已知条件代入利用已知条件代入利用已知条件代入Z

12、 Z变换式；变换式；变换式；变换式；由由由由Z Z变换式求出变换式求出变换式求出变换式求出Y(Z);Y(Z);由由由由Y(Z)Y(Z)反变换求反变换求反变换求反变换求y(kT)y(kT)。例题例题例题例题2.172.17 7第二章第二章vv5 Z5 Z传递函数传递函数传递函数传递函数 又称脉冲传递函数。又称脉冲传递函数。又称脉冲传递函数。又称脉冲传递函数。G(S)=Y(S)/R(S)G(Z)=Y(Z)/R(Z)G(S)=Y(S)/R(S)G(Z)=Y(Z)/R(Z)已知已知已知已知G(S)G(S)求求求求G(Z),G(Z),查表查表查表查表vv6 Z6 Z传递函数的性质传递函数的性质传递函数的

13、性质传递函数的性质 Z Z传递函数与差分方程：传递函数与差分方程：传递函数与差分方程：传递函数与差分方程：已知差分方程求系统的已知差分方程求系统的已知差分方程求系统的已知差分方程求系统的Z Z传递函数，例题传递函数，例题传递函数，例题传递函数，例题2.282.28 已知已知已知已知Z Z传递函数求差分方程，例题传递函数求差分方程，例题传递函数求差分方程，例题传递函数求差分方程，例题2.292.29（不要求）（不要求）（不要求）（不要求）开环开环开环开环Z Z传递函数：串联（传递函数：串联（传递函数：串联（传递函数：串联（3 3种情况种情况种情况种情况P57P57），并联），并联），并联），并联

14、 闭环闭环闭环闭环Z Z传递函数：推导过程传递函数：推导过程传递函数：推导过程传递函数：推导过程8第二章第二章vv7 7 用传递函数来分析离散系统的过渡过程特性用传递函数来分析离散系统的过渡过程特性用传递函数来分析离散系统的过渡过程特性用传递函数来分析离散系统的过渡过程特性 Gc(Z)=Y(Z)/R(Z)Y(Z)=Gc(Z)*R(Z)Gc(Z)=Y(Z)/R(Z)Y(Z)=Gc(Z)*R(Z)若已知若已知若已知若已知Gc(z),Gc(z),在给定在给定在给定在给定R(Z)R(Z)的情况下，可求出的情况下，可求出的情况下，可求出的情况下，可求出Y(Z),Y(Z),经经经经过过过过Z Z反变换，可

15、以求出反变换，可以求出反变换，可以求出反变换，可以求出y(kT)y(kT)。根据过渡过程曲线。根据过渡过程曲线。根据过渡过程曲线。根据过渡过程曲线y(kT)y(kT)可以分析系统的动态特性：超调量、调节时间、可以分析系统的动态特性：超调量、调节时间、可以分析系统的动态特性：超调量、调节时间、可以分析系统的动态特性：超调量、调节时间、稳态误差。稳态误差。稳态误差。稳态误差。P61 P61 例题例题例题例题2.342.349第二章第二章vv8 8 用用用用Z Z传递函数来分析离散系统的误差特性传递函数来分析离散系统的误差特性传递函数来分析离散系统的误差特性传递函数来分析离散系统的误差特性 P62.

16、P62.图图图图2.182.18 误差传递函数误差传递函数误差传递函数误差传递函数Ge(Z)=E(Z)/R(Z)=1Ge(Z)=E(Z)/R(Z)=1Gc(z)Gc(z)系统的误差除了与系统的结构，环节的参数有关外，还与系统系统的误差除了与系统的结构，环节的参数有关外，还与系统系统的误差除了与系统的结构，环节的参数有关外，还与系统系统的误差除了与系统的结构，环节的参数有关外，还与系统的输入型式有关；的输入型式有关；的输入型式有关；的输入型式有关；系统在各采样时刻系统在各采样时刻系统在各采样时刻系统在各采样时刻kTkT的误差值，可以由的误差值，可以由的误差值，可以由的误差值，可以由E(Z)E(Z

17、)展开式的各项系数展开式的各项系数展开式的各项系数展开式的各项系数来确定；来确定；来确定；来确定；可以由可以由可以由可以由e(kT)e(kT)分析动态特性：超调量，调节时间等。分析动态特性：超调量，调节时间等。分析动态特性：超调量，调节时间等。分析动态特性：超调量，调节时间等。当当当当K-K-无穷大时，可以求稳态误差无穷大时，可以求稳态误差无穷大时，可以求稳态误差无穷大时，可以求稳态误差essess。若已知若已知若已知若已知E(Z)E(Z)和和和和R(Z),R(Z),可以求出可以求出可以求出可以求出e(kT),e(kT),可以求出可以求出可以求出可以求出Ge(z)Ge(z)和和和和Gc(z)G

18、c(z)，可，可，可，可以求出以求出以求出以求出Y(Z),Y(Z),可以求出可以求出可以求出可以求出y(kT).y(kT).10第二章第二章vv9 9 线性离散系统的稳定性分析线性离散系统的稳定性分析线性离散系统的稳定性分析线性离散系统的稳定性分析 S S平面与平面与平面与平面与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；特征方程的根是否在单位圆内。特征方程的根是否在单位圆内。特征方程的根是否在单位圆内。特征方程的根是否在单位圆内。当无法求解特征方程的根时，可以用劳斯稳定判据。当无法求解特征方程的根时，可以用劳斯稳定判据。当无法求解特征方程的根时，可以用劳斯稳定判据。

19、当无法求解特征方程的根时，可以用劳斯稳定判据。劳斯判据要点：劳斯判据要点：劳斯判据要点：劳斯判据要点：Z-WZ-W变换：变换：变换：变换：Z=(1Z=(1W)/(1-W)W)/(1-W)特征方程的系数符号不相同，不稳定；特征方程的系数符号不相同，不稳定；特征方程的系数符号不相同，不稳定；特征方程的系数符号不相同，不稳定；若符号相同，建立劳斯行列表；若符号相同，建立劳斯行列表；若符号相同，建立劳斯行列表；若符号相同，建立劳斯行列表；。11第二章第二章vv10 10 综合应用综合应用综合应用综合应用 类型类型类型类型1 1：根据离散系统方框图，求系统闭环：根据离散系统方框图，求系统闭环：根据离散系

20、统方框图，求系统闭环：根据离散系统方框图，求系统闭环Z Z传递函数，传递函数，传递函数，传递函数，得到特征方程，进行稳定性分析。再深入：给定输入得到特征方程，进行稳定性分析。再深入：给定输入得到特征方程，进行稳定性分析。再深入：给定输入得到特征方程，进行稳定性分析。再深入：给定输入信号，求输出响应，求稳态误差，求动态指标。信号，求输出响应，求稳态误差，求动态指标。信号，求输出响应，求稳态误差，求动态指标。信号，求输出响应，求稳态误差，求动态指标。输入信号的型式：单位阶跃、单位速度、单位加速度输入信号的型式：单位阶跃、单位速度、单位加速度输入信号的型式：单位阶跃、单位速度、单位加速度输入信号的型

21、式：单位阶跃、单位速度、单位加速度的型式、表达式。的型式、表达式。的型式、表达式。的型式、表达式。类型类型类型类型2 2：求临界放大系数：求临界放大系数：求临界放大系数：求临界放大系数K K。12第四章第四章第四章第四章 离散化设计（有限拍）离散化设计（有限拍）离散化设计（有限拍）离散化设计（有限拍）vv1 1 有限拍设计思想有限拍设计思想有限拍设计思想有限拍设计思想 在给定输入在给定输入在给定输入在给定输入R(Z)R(Z)的情况下，根据的情况下，根据的情况下，根据的情况下，根据G(Z)G(Z)求求求求D(Z),D(Z),使得调节时间最使得调节时间最使得调节时间最使得调节时间最短。短。短。短。

22、在在在在R(Z)R(Z)一定的情况下（典型输入信号），选择合适的一定的情况下（典型输入信号），选择合适的一定的情况下（典型输入信号），选择合适的一定的情况下（典型输入信号），选择合适的Ge(z)Ge(z)，就可以求出就可以求出就可以求出就可以求出E(Z)E(Z)，也就是可以求出，也就是可以求出，也就是可以求出，也就是可以求出e(0),e(T),e(2T),e(kT),e(0),e(T),e(2T),e(kT),13第四章第四章第四章第四章 有限拍设计有限拍设计有限拍设计有限拍设计vv典型输入信号型式：单位阶跃、单位速度。典型输入信号型式：单位阶跃、单位速度。典型输入信号型式：单位阶跃、单位速度

23、。典型输入信号型式：单位阶跃、单位速度。vv可以求出可以求出可以求出可以求出Y(Z)Y(Z)vv对对对对Y(Z)Y(Z)作反变换，可以求出作反变换，可以求出作反变换，可以求出作反变换，可以求出y(kT)y(kT)vv可以画出动态响应曲线，分析超调量，稳态误差，调可以画出动态响应曲线，分析超调量，稳态误差，调可以画出动态响应曲线，分析超调量，稳态误差，调可以画出动态响应曲线，分析超调量，稳态误差，调节时间等。节时间等。节时间等。节时间等。vv以上是基于有波纹设计；针对具体的输入信号设计，以上是基于有波纹设计；针对具体的输入信号设计，以上是基于有波纹设计；针对具体的输入信号设计，以上是基于有波纹设

24、计；针对具体的输入信号设计，当改变输入信号型式时，性能变差；单位阶跃当改变输入信号型式时，性能变差；单位阶跃当改变输入信号型式时，性能变差；单位阶跃当改变输入信号型式时，性能变差；单位阶跃1 1拍，拍，拍，拍，单位速度单位速度单位速度单位速度2 2拍；单位加速度拍；单位加速度拍；单位加速度拍；单位加速度3 3拍。拍。拍。拍。14第四章第四章第四章第四章 有限拍设计有限拍设计有限拍设计有限拍设计vv2 2 有限拍调节器可实现性有限拍调节器可实现性有限拍调节器可实现性有限拍调节器可实现性 物理上的可实现性物理上的可实现性物理上的可实现性物理上的可实现性(1)(1)当对象特性当对象特性当对象特性当对

25、象特性HG(z)HG(z)分子中包含分子中包含分子中包含分子中包含Z Z-r-r因子时因子时因子时因子时，有限拍调节器将，有限拍调节器将，有限拍调节器将，有限拍调节器将可能无法实现。可能无法实现。可能无法实现。可能无法实现。这是因为这时所设计的有限拍调节器，在这是因为这时所设计的有限拍调节器，在这是因为这时所设计的有限拍调节器，在这是因为这时所设计的有限拍调节器，在D(z)D(z)中，会存在中，会存在中，会存在中，会存在Z Zr r环节环节环节环节(超前特性），即在环节施加输入信号之前的超前特性），即在环节施加输入信号之前的超前特性），即在环节施加输入信号之前的超前特性），即在环节施加输入信号

26、之前的r r个采样周个采样周个采样周个采样周期就应当有输出期就应当有输出期就应当有输出期就应当有输出e(k+r)e(k+r)，这样的超前环节是不可能实现的。，这样的超前环节是不可能实现的。，这样的超前环节是不可能实现的。，这样的超前环节是不可能实现的。因此，在设计控制器时，因此，在设计控制器时，因此，在设计控制器时，因此，在设计控制器时，Gc(z)Gc(z)必须含有必须含有必须含有必须含有Z Z-r-r,即要把纯滞后保留即要把纯滞后保留即要把纯滞后保留即要把纯滞后保留下来。下来。下来。下来。15第四章第四章第四章第四章 有限拍设计有限拍设计有限拍设计有限拍设计vv(2)(2)n=mn=m 在设

27、计在设计在设计在设计D(z)D(z)时，要保证其分母的多项式次数大于或时，要保证其分母的多项式次数大于或时，要保证其分母的多项式次数大于或时，要保证其分母的多项式次数大于或等于分子的多项式次数。等于分子的多项式次数。等于分子的多项式次数。等于分子的多项式次数。vv(3)(3)如果对象中含有不稳定的极点和零点时，为了保证控制器是如果对象中含有不稳定的极点和零点时，为了保证控制器是如果对象中含有不稳定的极点和零点时，为了保证控制器是如果对象中含有不稳定的极点和零点时，为了保证控制器是稳定的，即稳定的，即稳定的，即稳定的，即D(z)D(z)不包含单位圆上和单位圆外的极点不包含单位圆上和单位圆外的极点

28、不包含单位圆上和单位圆外的极点不包含单位圆上和单位圆外的极点.vv为了物理上可实现，则：为了物理上可实现，则：为了物理上可实现，则：为了物理上可实现，则：选择闭环选择闭环选择闭环选择闭环Z Z传递函数传递函数传递函数传递函数Gc(z)Gc(z)时，将时，将时，将时，将Gc(z)Gc(z)中的单位圆上和单位圆外的零点中的单位圆上和单位圆外的零点中的单位圆上和单位圆外的零点中的单位圆上和单位圆外的零点作为自己的零点，并包含作为自己的零点，并包含作为自己的零点，并包含作为自己的零点，并包含Z Z-r-r因子，增加待定系数；因子，增加待定系数；因子，增加待定系数；因子，增加待定系数；选择误差传递函数选

29、择误差传递函数选择误差传递函数选择误差传递函数GGe e(z)(z)时，将时，将时，将时，将Ge(z)Ge(z)中的单位圆上和单位圆外极点作为中的单位圆上和单位圆外极点作为中的单位圆上和单位圆外极点作为中的单位圆上和单位圆外极点作为自己的零点自己的零点自己的零点自己的零点（1-z1-z-1-1）除外）除外）除外）除外，并保持与，并保持与，并保持与，并保持与Gc(z)Gc(z)相同的阶次；相同的阶次；相同的阶次；相同的阶次；根据根据根据根据Gc(z)=1-GGc(z)=1-Ge e(z)(z)，解出待定系数。，解出待定系数。，解出待定系数。，解出待定系数。例题例题例题例题4.24.216第四章第

30、四章第四章第四章 有限拍设计有限拍设计有限拍设计有限拍设计vv3 3 有限拍无波纹设计有限拍无波纹设计有限拍无波纹设计有限拍无波纹设计 现象：输出响应采样点之间存在波纹；现象：输出响应采样点之间存在波纹；现象：输出响应采样点之间存在波纹；现象：输出响应采样点之间存在波纹；原因：原因：原因：原因：D(Z)D(Z)输出存在波纹；输出存在波纹；输出存在波纹；输出存在波纹；解决办法：由解决办法：由解决办法：由解决办法：由E2(z)=D(z)E1(z)=D(Z)Ge(z)R(z)E2(z)=D(z)E1(z)=D(Z)Ge(z)R(z)在确定的输入下，若选定在确定的输入下，若选定在确定的输入下，若选定在

31、确定的输入下，若选定D(z)Ge(z)D(z)Ge(z)是是是是Z Z-1-1的有限多项的有限多项的有限多项的有限多项式，则经过有限拍，式，则经过有限拍，式，则经过有限拍，式，则经过有限拍，e2(kT)e2(kT)就能达到恒定值（无波纹就能达到恒定值（无波纹就能达到恒定值（无波纹就能达到恒定值（无波纹输出）输出）输出）输出）17第五章第五章第五章第五章 模拟化设计模拟化设计模拟化设计模拟化设计vv1 1 数字数字数字数字PIDPID控制控制控制控制 调节器输入与输出之间的关系为调节器输入与输出之间的关系为调节器输入与输出之间的关系为调节器输入与输出之间的关系为PIDPID18第五章第五章第五章

32、第五章 模拟化设计模拟化设计模拟化设计模拟化设计vv2 2离散化处理离散化处理离散化处理离散化处理vv上式称为位置式上式称为位置式上式称为位置式上式称为位置式PID.PID.19第五章第五章第五章第五章 模拟化设计模拟化设计模拟化设计模拟化设计vv3 3 四种调节器四种调节器四种调节器四种调节器 比例调节器比例调节器比例调节器比例调节器P P 比例积分调节器比例积分调节器比例积分调节器比例积分调节器PIPIvv vv 比例微分调节器比例微分调节器比例微分调节器比例微分调节器PDPDvv vv 比例积分微分调节器比例积分微分调节器比例积分微分调节器比例积分微分调节器PIDPID20第五章第五章第

33、五章第五章 模拟化设计模拟化设计模拟化设计模拟化设计vv4 4 数字数字数字数字PIDPID控制的改进控制的改进控制的改进控制的改进 积分分离积分分离积分分离积分分离 不完全微分不完全微分不完全微分不完全微分 微分先行微分先行微分先行微分先行vv 带死区带死区带死区带死区vv5 5数字数字数字数字PIDPID调节器参数整定调节器参数整定调节器参数整定调节器参数整定 比例控制比例控制比例控制比例控制KpKp对系统性能的影响；对系统性能的影响；对系统性能的影响；对系统性能的影响；积分控制积分控制积分控制积分控制TiTi对系统性能的影响；对系统性能的影响；对系统性能的影响；对系统性能的影响；微分控制

34、微分控制微分控制微分控制TdTd对系统性能的影响；对系统性能的影响；对系统性能的影响；对系统性能的影响；21第八章第八章第八章第八章 复杂规律计算机控制复杂规律计算机控制复杂规律计算机控制复杂规律计算机控制vv1 1 串级控制串级控制串级控制串级控制 原理：原理：原理：原理：控制框图：图控制框图：图控制框图：图控制框图：图8.48.4 特点：减小副控对象时间常数；提高系统工作频率；特点：减小副控对象时间常数；提高系统工作频率；特点：减小副控对象时间常数；提高系统工作频率；特点：减小副控对象时间常数；提高系统工作频率；提高抑止二次扰动的能力；对负荷变化的适提高抑止二次扰动的能力；对负荷变化的适提

35、高抑止二次扰动的能力；对负荷变化的适提高抑止二次扰动的能力；对负荷变化的适 应能力提高。应能力提高。应能力提高。应能力提高。vv2 2 前馈控制前馈控制前馈控制前馈控制 原理：框图原理：框图原理：框图原理：框图 静态前馈、动态前馈、前馈反馈、前馈串级（图静态前馈、动态前馈、前馈反馈、前馈串级（图静态前馈、动态前馈、前馈反馈、前馈串级（图静态前馈、动态前馈、前馈反馈、前馈串级（图8.308.30）特点：克服扰动。特点：克服扰动。特点：克服扰动。特点：克服扰动。22第八章第八章第八章第八章 复杂规律计算机控制复杂规律计算机控制复杂规律计算机控制复杂规律计算机控制vv3 3 纯滞后对象的控制纯滞后对

36、象的控制纯滞后对象的控制纯滞后对象的控制 大林算法（不要求）大林算法（不要求）大林算法（不要求）大林算法（不要求）纯滞后补偿控制，纯滞后补偿控制，纯滞后补偿控制，纯滞后补偿控制，基本思想：与纯滞后对象并联补偿器，使得基本思想：与纯滞后对象并联补偿器，使得基本思想：与纯滞后对象并联补偿器，使得基本思想：与纯滞后对象并联补偿器，使得 等效对象不包含纯滞后特性。等效对象不包含纯滞后特性。等效对象不包含纯滞后特性。等效对象不包含纯滞后特性。23习题分析习题分析习题分析习题分析vv1 1、基本题、基本题、基本题、基本题vv 概念题概念题概念题概念题vv Z Z变换、变换、变换、变换、Z Z反变换、解差分

37、方程，闭环传递函数反变换、解差分方程，闭环传递函数反变换、解差分方程，闭环传递函数反变换、解差分方程，闭环传递函数vv2 2、系统稳定性分析、系统稳定性分析、系统稳定性分析、系统稳定性分析vv3 3、有限拍调节器设计、有限拍调节器设计、有限拍调节器设计、有限拍调节器设计vv 给出有限拍调节器系统框图：给出有限拍调节器系统框图：给出有限拍调节器系统框图：给出有限拍调节器系统框图：G(Z)G(Z)、D(Z)D(Z)、R(Z)R(Z)vv 求单位阶跃输入时的调节器、输出响应、分析过求单位阶跃输入时的调节器、输出响应、分析过求单位阶跃输入时的调节器、输出响应、分析过求单位阶跃输入时的调节器、输出响应、

38、分析过 渡渡渡渡过程特性过程特性过程特性过程特性 ，求，求，求，求Y(Z)Y(Z)等等等等 。vv 待定系数法求有限拍调节器待定系数法求有限拍调节器待定系数法求有限拍调节器待定系数法求有限拍调节器P124.P124.极点对冲思想。极点对冲思想。极点对冲思想。极点对冲思想。vv4 4、PIDPID调节器器设计调节器器设计调节器器设计调节器器设计vv 给出广义对象传递函数给出广义对象传递函数给出广义对象传递函数给出广义对象传递函数HG(Z)HG(Z)，给出，给出，给出，给出PIDPID调节器调节器调节器调节器D(Z)D(Z)中的中的中的中的1 12 2个系数（个系数（个系数（个系数（KpKp、Ki

39、Ki、Kd)Kd)求另一个系数，使得系统满足一定求另一个系数，使得系统满足一定求另一个系数，使得系统满足一定求另一个系数，使得系统满足一定要求。要求。要求。要求。例例例例5.2 5.2 例例例例5.3 5.3 例例例例5.45.424习题分析习题分析习题分析习题分析vv5 5 燃料气控制系统设计燃料气控制系统设计燃料气控制系统设计燃料气控制系统设计 串级、前馈控制原理、意义，系统分析，框图串级、前馈控制原理、意义，系统分析，框图串级、前馈控制原理、意义，系统分析，框图串级、前馈控制原理、意义，系统分析，框图vv6 6综合综合综合综合 系统建模（热工、传热学知识），系统建模（热工、传热学知识），系统建模（热工、传热学知识），系统建模（热工、传热学知识），S S传递函数，传递函数，传递函数，传递函数，Z Z传传传传递函数，系统稳定性分析，控制器设计，过渡过程曲递函数，系统稳定性分析，控制器设计，过渡过程曲递函数，系统稳定性分析，控制器设计，过渡过程曲递函数，系统稳定性分析，控制器设计，过渡过程曲线（调节时间、超调量、稳态误差）等线（调节时间、超调量、稳态误差）等线（调节时间、超调量、稳态误差）等线（调节时间、超调量、稳态误差）等