自动控制原理第七章线性离散系统ppt课件.ppt

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1、第七章线性离散系统7.1离散系统的基本概念7.2采样过程及采用定理7.3信号恢复与信号保持7.4Z变换理论7.5线性离散系统的脉冲传递函数7.6线性离散系统的稳定性与稳态误差7.7动态响应与闭环零、极点分布的关系7.8线性离散系统的数字校正7.9最少拍离散系统的分析与校正连续系统:r(t)、c(t)和e(t)等是时间t的连续函数，这样的系统称为连续系统。计算机广泛应用于控制系统，微机是以数字方式传递和处理信息，控制系统中的信号定义在离散时间上的系统称为离散系统。离散系统与连续系统既有差别，又有相似性。连续系统通过Z变换，可以将连续系统中的概念应用到离散系统。7.1离散系统的基本概念一、信

2、号分类1、模拟信号信号是时间的连续函数；2、离散信号信号是时间上的离散序列；3、数字信号离散量化信号，是时间上、幅值上的离散序列。7.1.1离散系统的特点(a)连续信号t(b)离散信号t(c)离散量化信号t二、控制系统分类1、连续系统2、采样系统3、计算机控制系统被控对象控制器r(t)e(t)u(t)c(t)测量元件ZOH被控对象脉　冲控制器测量元件r(t)e(t)u(t)c(t)e*(t)u*(t)D/A被控对象数　字计算机测量元件r(t)e(t)u(t)c(t)e*(t)u*(t)A/D采样周期：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！三、连续系统与采样

3、控制系统的区别相同点:1、采用反馈控制结构;2、由被控对象、测量元件和控制器组成;3、控制系统的目的相同;4、系统分析的内容相同。不同点：信号的形式（采样器、保持器）。采样控制的优点：精度高、可靠、有效抑制干扰、通用性好。采样开关的工作方式，指采样速度和采样开关的周期性采样之间的相位问题；采样误差信号是通过采样开关对连续信号采样后得到的；采样开关经过一定的时间T闭合一次，采样时间为τ，τ

4、多速采样：用两个具有不同采样周期的采样器对信号同时采样；随机采样：采样时间是随机变量。本章讨论等周期采样数字计算机作为控制器的控制系统多点巡回检测与控制系统常见的采样系统采样器（采样开关）：将连续信号变为脉冲序列的装置；采样过程：对连续信号采样后变为时间上离散的脉冲序列的过程；T—采样周期,τ-采样时间τ<

5、--决定采样信号幅值---决定采样时间为了从采样信号中不失真地复现原连续信号,离散系统设计者必须遵循采样定理;7.2.1采样定理如果(采样角频率)，就不能准确恢复原来的连续信号。ωs≥2ωme(t)就可以从e*(t)中恢复过来,也可表示为若采样器输入信号e(t)带宽有限，且有直到ωm(rad/s)的频率分量，当采样周期T满足下列条件采样定理(香农定理)单位脉冲理想响应序列e*(t)对应的离散信号e（t)连续信号以T为周期的复式函数，可展开成傅立叶级数(或指数形式)表示为采样信号的频谱（证明）δT(t)=ωs=2π/T为采样角频率,Cn是傅氏系数,其值为：δT(t)=连续信号的频谱为采样信

6、号的频谱为ωm-ωm0ωm-ωm0ωs2ωs3ωs-3ωs-2ωs-ωsωm-ωm0ωs-ωsωm-ωm0ωs2ωs3ωs-3ωs-2ωs-ωsωs满足什么条件时才能从恢复出??ωs≥2ωm或：T≤π/ωmωs=2ωm7.2.3采样周期的选择采样周期T选得越小，即采样角频率ωs选得越高，信息获得的越多，控制效果越好;T过短，控制规律复杂，T过长，控制误差大，动态性能降低，甚至导致系统不稳定;采样周期T参考选择；控制过程流量压力液位温度成分采样周期（T)（s)１－３１－５５－１０１０－２０１０－２０T的选取，主要取决于系统的性能指标。频域闭环:闭环频率响应有低通滤波特性．输入频率高于ωr时

7、，信号快速衰减，可认为通过系统的控制信号最高频率分量为ωr。频域开环：近似有ωc＝ωr，频率分量超过ωc的分量通过系统后被大幅度衰减。随动系统的采样角频率近似为ωs=10ωcT=2π/ωs,采样周期公式可表示为时域指标:T可以通过tr，ts选取，按经验公式确定采样定理信号复现理想滤波器采样开关7.3信号恢复与信号保持T选择得当，e(t)从e*(t)中完全复现。但理想滤波器不存在，只能用保持器代替。保持器将离散信号　　连续信号的元件采