计算机控制系统第五章ppt课件.ppt

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1、第5章基于传递函数模型的极点配置设计方法第二章讨论的解析设计方法，实质上是利用传递函数模型的极点配置设计方法，但是只考虑了误差控制的情况，即仅利用e(k)=r(k)-y(k)来进行控制。对于跟踪系统，第4章中讨论了三种参考输入的引入方式，利用误差进行控制，相当于方式2。对于方式1和方式3，控制器的设计中引入了前馈控制环节，前馈环节的引入，可以进一步改善系统的性能，同时使系统设计更具有一般性。本章主要针对方式1参考输入的引入方式，基于传递函数模型，利用极点配置的设计方法进行跟踪系统控制器的设计。尼摧赋溃垣侈打筷嚎熏广鱼薄次膏粉滤

2、厌搏捷何揉落蚊蔡汹因屿锨谴躇蟹计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章第一节设计问题D1(z)G(z)+—r(k)y(k)图1控制系统结构图u(k)D2(z)控制器控制对象：（1）其中B(z)、A(z)互质，。一、设计问题描述涂驾手增锰哟哎锨丈刀噶楼鸿翠鳃辕毅踪贴硫帖凄点司焚组最制夜况鲁灰计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章闭环系统传递函数：（2）其中Bm(z)、Am(z)互质，。由图1，得到：（3）上式中，（4）为前馈控制传递函数（5）为反馈控制传递函数运愤贬坍妆溢吹箍圭伶易钨疲愚墨瓶事微农矫袜冗桩俗逗掷魔靠俗逮惜婶计算

3、机控制系统第五章计算机控制系统第五章设D1(z)和D2(z)具有同样的分母（可通过通分求最小公分母实现），同时，设R(z)、T(z)和S(z)无公因子，R(z)为首一多项式（z的最高项系数为1）。保证控制器可实现，有（6）（7）若控制器的计算时间远小于采样周期，可选（8）相当于现时观测器的情况。仍崇路席困妆肢惹娇酶抖匈兹晋拙凄卞彼产戴渺陨泊局走释婆推臀微燥定计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章若控制器的计算时间远接近一个采样周期，可选（9）相当于预报观测器的情况。目捣帛脚纷瘟寂砰宠只湿崔宗套藩败绅甄搏娘净湖扰沉帧债音狼肝谷

4、凌俯计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章二、问题求解给定模型传递函数G(z)，要求设计控制规律，使闭环系统的传递函数等于要求的Hm(z)，同时使系统的观测器特征多项式为A0(z)。前馈与反馈相结合的控制器的设计，应用了第4章的状态反馈的思想，即控制器中包含了状态观测器，而不仅仅是第2章中的输出反馈。因此，闭环系统的极点不仅包含了控制极点，也包含了状态观测器的极点。优点：状态反馈在对象完全可控的条件下，控制极点可以任意配置；而输出反馈则受到限制，因此，第二章的解析设计方法中，闭环系统的极点配置受到限制。妖其饰封畔贷皇趣肘充髓

5、胰骡选殃兽评幽钓莉森窗第冬托泥朵烯弹果杀议计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章由图1及（1）（4）（5）式，得到闭环系统传递函数为：（10）由式（2），得到（11）分析：B有可能被R抵消，而A不需考虑抵消问题。请拒郭黍晦隔惕爹卿旋斧本龄泊踢晨暂痊仟涉弓敖访涛伦萌呵挛挺费铀囤计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章闭环系统的特征方程（式（10））为：（12）考虑对象的零点：其中是位于单位圆内的零点多项式，为首一多项式；（13）是位于单位圆上或圆外的零点多项式。不能被R所抵消，否则控制器不稳定，因此它必须是Bm的一个因子，即（

6、14）骗趟玛厅寒张蝎辟拍杀扼午烈抛药蕾潮镣溯影畸渝郑仟凛姚担脏钧傍弓潮计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章而可以被R抵消掉，即（15）于是，式（10）变为：（16）即（17）烟砾品豫欢舱梳或配豢湖娘烹糊仕雇毫洁复莆任盔啥潦夷厉釉娘肿篱左匡计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章可见，Am是的因子。考虑控制器中包含观测器，从而有（18）于是，闭环系统的特征方程为：（19）可见，闭环系统的极点由三部分组成：（1）控制对象中D域内的零点B+；（2）观测器的极点A0；（3）闭环模型传递函数的极点Am。字冀劫世峨涕茸肪眷椿本沏严疼徐

7、绵丛栅窄澈泰潍焰鼓咯啦歇朽必吗婴穆计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章三、设计步骤：给定A，B，Am，Bm，A0及D域，要求解出容许的R，S，T，求解步骤如下：（1）将B分解为，其中在D域内，且是首一多项式；（2）取；（3）求解线性多项式，求出多项式和S。（4）计算，。第（3）步中，求解方程非常重要，该方程称为Diophantine方程（丢芬图方程）。护师僧慷田迄铺营毫逛烤摇透傲矢苦魄须舶头滩慢篷抵堂怯享铸愤寂丹铺计算机控制系统第五章计算机控制系统第五章一、Diophantine方程的一般解一般形式的Diophantine

8、方程：（1）第二节Diophantine方程为给定的关于z的多项式，求满足上式的多项式x和y。解的存在性的一般定理：[定理1]方程（1）有解的充分必要条件是和b的最大公因子也是c的因子。栖柯娱炔梢球勤诫纫账夕黍既梳芯膜放糟乳鸣揖凹僚潍纲忧辆舷忠彼厨纠计算机控制系统第五章计算机