采样系统的校正(最新).ppt

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1、§8.9采样系统的校正第8章采样控制系统1、自动控制原理：是关于自动控制系统建模、分析与设计的一套完整的理论。相关知识及上次课内容回顾：稳：指控制系统的稳定性。快：指控制系统的快速性。准：指控制系统的准确性。2、分析控制系统的性能指标：稳、快、准。第8章采样控制系统前面几次课中主要是针对采样控制系统的建模与分析进行了讨论。差分方程开环脉冲传递函数闭环脉冲传递函数建模第8章采样控制系统稳定性分析稳态误差计算暂态响应分析第8章采样控制系统校正的概念复习为改善系统的动态性能和稳态性能，常在系统中附加校正装置，这就是系

2、统校正。校正问题的三要素系统的基本部分（原有部分）：被控对象、控制器的基本部分——给定系统的性能要求——给定校正装置——需设计（未知）第8章采样控制系统校正装置的实现通常是参数易于调整的专用装置（模电或数电装置）校正方式多样化：串联校正、反馈校正、前馈补偿等注意：校正方案不唯一第8章采样控制系统§8.9采样系统的校正8.9.1数字控制器的脉冲传递函数D(z)8.9.2最少拍系统的脉冲传递函数8.9.3求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)8.9.4关于闭环脉冲传递函数Φ(z)或Φe(z)的讨论（以大家自学为主）第

3、8章采样控制系统§8.9采样系统的校正校正的意义在设计采样控制系统的过程中，为了满足性能指标的要求，常常需要对系统进行校正。校正装置的分类（1）采样控制系统中的校正装置按其在系统中的位置可分为串联校正装置和反馈校正装置；（2）按其作用可分为超前校正和滞后校正。校正装置的实现与连续系统所不同的是，采样系统中的校正装置不仅可以用模拟电路来实现，而且也可以用数字装置来实现。第8章采样控制系统系统的性能要求在一般情况下，线性离散系统采取数字校正的目的，是在使系统稳定的基础上进—步提高系统的控制性能，如满足一些典型控制信

4、号作用下系统在采样时刻上无稳态误差，以及过渡过程在最少个采样周期内结束等项要求。第8章采样控制系统8.9.1数字控制器的脉冲传递函数D(z)如图8-31所示的线性离散系统(线性数字控制系统)，以此系统为例来讨论系统的校正。图8-31：线性离散系统第8章采样控制系统在图8-31所示线性离散系统中，设反馈通道的传递函数H(s)＝1，以及连续部分(包括保持器)G(s)的z变换为G(z)，则求得单位反馈线性离散系统的闭环脉冲传递函数为第8章采样控制系统根据线性离散系统连续部分的脉冲传递函数G(z)及系统的闭环脉冲传递函

5、数或Φe(z)便可确定出数字控制器的脉冲传递函数D(z)。第8章采样控制系统数字控制器脉冲传递函数的一般形式为式中ai(i＝1，2，…，n)及bi(i＝0，1，2，…，m)为常系数。第8章采样控制系统结论：根据线性采样系统连续部分的脉冲传递函数G(z)及系统的闭环脉冲传递函数Φ(z)或Φe(z)便可确定出数字控制器的脉冲传递函数D(z)。第8章采样控制系统8.9.2最少拍系统的脉冲传递函数在采样控制过程中，通常把一个采样周期称作一拍。1、最少拍系统定义具有当典型控制信号作用下在采样时刻上无稳态误差，以及过渡过程

6、能在最少个采样周期内结束等项控制性能的离散系统，称为最少拍系统，或有限拍系统。第8章采样控制系统设典型输入信号分别为单位阶跃信号、单位速度信号和单位加速度信号时，其z变换分别为：2、典型输入信号Z变换的相似性第8章采样控制系统结论：可见典型输入信号的Z变换可写为其中A(z)是不包含因子(1－z－1)的z－1的多项式。第8章采样控制系统为使稳态误差为0，Φe(z)中应包含因子。3、Φ(z)或Φe(z)的一般表达式求取由有利用终值定理，给定稳态误差为第8章采样控制系统设式中F(z)为不包含(1－z－1)的z－1的多

7、项式可见，当F(z)=1时，Φe(z)中包含的z－1的项数最少。采样系统的暂态响应过程可在最少个采样周期内结束。讨论！第8章采样控制系统因此，是无稳态误差最少拍采样系统的闭环脉冲传递函数。第8章采样控制系统4、典型输入信号的Φ(z)或Φe(z)在典型输入信号分别为单位阶跃信号、单位速度信号和单位加速度信号时，可分别求得最少拍采样系统的闭环脉冲传递函数Φ(z)、Φe(z)及E(z)、C(z)。第8章采样控制系统当，或r=1时得于是且有(1)输入为单位阶跃信号第8章采样控制系统表明：可见最少拍采样系统经过一拍便可完

8、全跟踪阶跃输入，其调节时间ts=T。第8章采样控制系统图8-32最少拍阶跃输入过渡过程第8章采样控制系统当或r=2时得于是且有(2)输入为单位速度信号第8章采样控制系统表明：可见最少拍采样系统经过二拍便可完全跟踪斜坡输入，其调节时间ts=2T。第8章采样控制系统图8-33最少拍等速输入过渡过程第8章采样控制系统当或r=3时得于是且有(3)输入为单位加速度信号第8章采样控制系统表明：可见