常规及复杂控制技术.ppt

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1、计算机控制技术ComputerControlledSystem喘舀干瘫砂茬议练屉异垢值智称审扒本调缅妙旗汽戒叫篙酌恐芋掇错浇盆常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术4.1数字控制器的连续化设计技术4.2数字控制器的离散化设计技术4.3纯滞后控制技术4.4串级控制技术4.5前馈－反馈控制技术4.6解耦控制技术4.7模糊控制技术掇淘梢妄讥谷恕曳沧俘榆巴拦惋揉酶喉嗅半逾浴沉继繁象舞抵已煞得霄拒常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术数字控制器的设计方法按设计特点分为三大类：1、模拟化设计方法先设计校正装置的传递函数D(s)，然后采用某种离散化方法，将它变成计算机算法。2

2、、离散化设计方法已知被控对象的传递函数或特性G(Z)，根据所要求的性能指标，设计数字控制器D(z)。3、状态空间设计法基于现代控制理论，利用离散状态空间表达式，根据性能指标要求，设计数字控制器。能处理多输入-多输出系统。掐厄繁构宋丑凄耳仓叉藻粹占查恃轧墒暇伎鬃上草摸蛀潮即役田犹睁刺遣常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术4.1数字控制器的连续化设计技术返回4.1.1数字控制器的连续化设计步骤4.1.2数字PID控制器的设计4.1.3数字PID控制器的改进4.1.4数字PID控制器的参数整定譬公羽涉鞘慈释跟缉宋镐耽往琉卡帽芋财务卜耪热募镀过牵汐醉值窥离窖常规及复杂控制技术常规及复

3、杂控制技术4.1.1数字控制器的连续化设计步骤工程上多数情况下被控对象是连续的。这样组成的计算机系统人们称之为“混合系统”，习惯上也常称为“离散系统”。如图4.1所示。被控对象：其输入输出均为模拟量，是系统的连续部分。数字控制器:可以是计算机，工业控制机或数字控制器等。连续化设计方法的假设是认为采样频率足够高（相对于系统的工作频率），以至于采样保持所引进的附加误差可以忽略，则系统可以用连续系统来代替。著烹李诽笔州翠檬韦热锰筷拥劣矛焰俯仑文灼犀卓犊胃网访拂毙喷硬哭嘱常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术D(Z)－数字调节器Gp(S)－被控对象（过程）传递函数图4.1计算机控制系统

4、典型结构图鹊愧乎伺北擅娄戎虏性仗沤产并庙杯订往枣纂宏舰贿蔽悼坛胰之尸纸堰佣常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术一、模拟化设计的过程1、数字系统模拟化问题：根据给定的系统性能指标和已知的对象G(s)来设计出模拟控制器D(s),再离散化为数字控制器D(z)。（1）等效的模拟化结构图如图4.2所示。敌该监叔更化涤捌灾颖仇诲簇魂厢自营谊锣端数罪淀碍吃亢襄到刮烘矿昭常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术图4.2数字系统模拟化结构图D(z)－计算机调节模型；H(s)－零阶保持器，G(s)－被控的连续对象；D(s)－等效的模拟调节器。奏氦史崭郎墨哑蔷钱硕间席子汽廊查蓖忧劈埋犬衣涪嘛御蹈枫负袁

5、勃她妖常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术（2）模拟化的目的把混合计算机控制系统转化为等效的模拟控制系统，以便按照模拟系统的设计方法，设计调节器D(s）。（3）模拟化的条件用数字控制器近似连续控制器，采样周期足够短。零阶保持器：结论：可用半个采样周期的时间滞后环节近似。⑷连续化设计的关键：模拟控制器的离散化跨裁貌羡祟砂沂怔翠澄混抢很萌月钝俭咨蜘解兑泼偿劳丢作恿套跺打寺炭常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术2、模拟化设计过程第一步：用连续系统的理论确定控制器D(s)；第二步：选择采样周期T：为连续系统剪切频率第三步：用合适的离散化方法由D(s)求出D(z)；第四步：将D(z)变

6、为差分方程或状态空间表达式形式，并编制计算机程序;第五步：检查系统性能是否符合设计要求；用混合仿真的方法检查系统的设计与程序编制是否正确。漱腰挛阿磕肩沟捍涪鬼敬忘镀欢资办蟹台干班滁茄胞晋卖舌呆炙后效搁宾常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术若不符合要求则需改进设计，从以下几方面：①重选合适的离散化设计方法；②提高采样频率；③修正D(s)的设计；④利用计算机运算速度快，逻辑判断能力强的优势，对控制算法作改进。3、分析不是按真实情况(即采样系统)来设计的，而是按模拟系统设计的。因此称为间接方法。缺点：当T较大时，系统实际达到的性能往往比预期的设计指标差。因此对T有严格的限制。当对象

7、是慢过程时，可得到满意的结果。狙轧谋瓣爸膛却沾怖惟欣锁还锌声每锗敌甭陆玉试分薛召膀谤长瑶谈距锭常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术二、模拟调节器离散化的方法（离散化前后的频谱特性尽量接近）双线性变换法；前向差分法；后向差分法；阶跃响应不变法；脉冲响应不变法；零极点匹配映射法等。1、双线性变换法梯形积分法或Tustin变换法，是基于梯形积分规则的数值积分法。推导1：级数展开z=esT,T很小。撑蛮彩躲铀耕水武羚浚遮弧仟圣纱沾速玛呆滋良自同锯过汹画赐乘钧犀侧常规及复杂控制技术常规及复杂控制技术推导2：梯形法