工学线性离散时间控制系统分析一.pptx

CASE.SCUT 8线性离散线性离散(时间时间)控制系统控制系统8-1基本概念基本概念8-1-1采样控制系统采样控制系统工业控制系统如过程控工业控制系统如过程控制系统中制系统中,存在大惯性大存在大惯性大滞后对象特性滞后对象特性,采用连续采用连续控制效果不好。控制效果不好。CASE.SCUT 8-1基本概念基本概念 8-1-1采样控制系统采样控制系统 CASE.SCUT 8-1基本概念基本概念 8-1-1采样控制系统采样控制系统CASE.SCUT 8-1基本概念基本概念 8-1-2数字控制系统数字控制系统CASE.SCUT 2-6脉冲传递函数脉冲传递函数CASE.SCUT 8-2采样过采样过程和采样定程和采样定理理 8-2-1采采样过程和理样过程和理想脉冲序列想脉冲序列CASE.SCUT 8-2-1采样过程和理想脉冲序列采样过程和理想脉冲序列当充分短促的脉冲加在有惯性对象时当充分短促的脉冲加在有惯性对象时,对象运动对象运动仅取决于对象本身特性和脉冲冲量仅取决于对象本身特性和脉冲冲量,而与脉冲具而与脉冲具体形状无关。体形状无关。故采样控制系统的脉冲序列和数字故采样控制系统的脉冲序列和数字控制系统控制系统A/D得的脉冲序列都处理为理想脉冲序得的脉冲序列都处理为理想脉冲序列列:CASE.SCUT 8-2-1采样过程采样过程和理想脉冲序列和理想脉冲序列 CASE.SCUT 8-2-2 采样采样定理定理 CASE.SCUT 8-2-2 采样采样定理定理 CASE.SCUT 8-2-3.零阶零阶保持器保持器 CASE.SCUT 8-2-3.零阶保持器零阶保持器CASE.SCUT 8-3 Z变换变换8-3-1采样信采样信号拉氏变换号拉氏变换 8-3-2 Z变换定义变换定义 CASE.SCUT 8-3-3 Z变换求法变换求法 CASE.SCUT 8-3-3 Z变换求法变换求法 CASE.SCUT 8-3-3 Z变换求法变换求法CASE.SCUT 8-3-3 Z变换求法变换求法 CASE.SCUT 8-3-3 Z变换求法变换求法8-3-4 Z变换变换的基本定理的基本定理 CASE.SCUT 8-3-4 Z变换的基本定理变换的基本定理 CASE.SCUT 8-3-4Z变换的基本定理变换的基本定理 CASE.SCUT 8-3-5Z反变换反变换例例8-12 CASE.SCUT 8-3-5 Z反变换反变换例例8-13例例8-14CASE.SCUT 8-3-5 Z反变换反变换例例8-14续续 CASE.SCUT 8-3-5 Z反变换反变换3.留数法留数法 CASE.SCUT 8-3-5Z反变换反变换例例8-15,例例8-16 CASE.SCUT 8-3-5 Z反变换反变换例例8-16 CASE.SCUT 8-4离散离散(時間時間)控制系統數學模型控制系統數學模型CASE.SCUT 8-4离散控制糸統的數學模型例离散控制糸統的數學模型例8-17 CASE.SCUT 8-4-1,2差分方差分方程和求解程和求解 例例8-19 CASE.SCUT 8-4-1,2差分方差分方程和求解例程和求解例8-20 CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 1.定义定义CASE.SCUT 8-4离散控制糸統的數學模型离散控制糸統的數學模型8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数1.定义定义 CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 2.开开环系统的脉冲传递函数环系统的脉冲传递函数 例例8-21,22,23 CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 3.环节串联时的脉冲传递函数环节串联时的脉冲传递函数 CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 3.环节串联时的脉冲传递函数例环节串联时的脉冲传递函数例8-24 CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 4.有有零阶保持器的开环零阶保持器的开环系统系统 CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 4.有零阶保持器的开环系统例有零阶保持器的开环系统例8-25 CASE.SCUT 8-4-3-5.离散控制系统离散控制系统闭环脉冲传递函数例闭环脉冲传递函数例8-26 CASE.SCUT 8-4-3-5.离散控制系离散控制系统闭环脉冲传递函数统闭环脉冲传递函数 例例8-27 CASE.SCUT 8-4-3-5.离散控制系统闭环脉冲传递函数例离散控制系统闭环脉冲传递函数例8-27,28CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数表脉冲传递函数表8-2典型离散控制系统的结构图及输出典型离散控制系统的结构图及输出C(z)CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 表表8-2典型离散控制系统的结构图及输出典型离散控制系统的结构图及输出C(z)CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 表表8-2典型离散控制系统的结构图及输出典型离散控制系统的结构图及输出C(z)CASE.SCUT 8-4-3脉冲传递函数脉冲传递函数 表表8-2典型离散控制系统的结构图及输出典型离散控制系统的结构图及输出C(z)CASE.SCUT 8-4-4差分方程与差分方程与脉冲传递函数脉冲传递函数1.差分方程与脉冲传递函数差分方程与脉冲传递函数关系关系:均为离散控制糸统数学均为离散控制糸统数学模型模型,相互可转换。相互可转换。例例8-20从例从例8-17求得的差分方求得的差分方程求脉冲传函程求脉冲传函CASE.SCUT 8-4-4差分方程与脉差分方程与脉冲传递函数冲传递函数例8-30从例8-18求得的差分方程求脉冲传函CASE.SCUT 8-4-4差分方程与脉差分方程与脉冲传递函数冲传递函数 CASE.SCUT 8-4-4差分方程与差分方程与脉冲传递函数脉冲传递函数CASE.SCUT 8-5离散控制系统离散控制系统稳定性分析稳定性分析一一一一.离散控制系统稳定的充要条离散控制系统稳定的充要条离散控制系统稳定的充要条离散控制系统稳定的充要条件件件件:输出输出输出输出C(z)C(z)的所有极点都位于的所有极点都位于的所有极点都位于的所有极点都位于Z Z平面以原点为圆心的单位圆内。平面以原点为圆心的单位圆内。平面以原点为圆心的单位圆内。平面以原点为圆心的单位圆内。CASE.SCUT 8-5离散离散控制系统稳定性分析控制系统稳定性分析 CASE.SCUT 8-5离散系统离散系统稳定性分析稳定性分析离散控制系统稳定的充要条件为离散控制系统稳定的充要条件为离散控制系统稳定的充要条件为离散控制系统稳定的充要条件为:系统的特征方程系统的特征方程系统的特征方程系统的特征方程1+GH(z)=01+GH(z)=0的根都的根都的根都的根都在在在在z z平面以原点为圆心的单位圆内。平面以原点为圆心的单位圆内。平面以原点为圆心的单位圆内。平面以原点为圆心的单位圆内。CASE.SCUT 8-5离散控制系离散控制系统稳定性分析统稳定性分析 例例8-32w变换后变换后,z平面以原点为圆心的单平面以原点为圆心的单位圆内部恰为左半位圆内部恰为左半w平面平面.RouthRouth判据判据判据判据:将将将将D(z)=1+GH(z)=0D(z)=1+GH(z)=0式式式式w w变换为变换为变换为变换为p(w)=0p(w)=0式式式式,列写列写列写列写RouthRouth表表表表,若若若若p(w)=0p(w)=0系数均为正数系数均为正数系数均为正数系数均为正数,且且且且RouthRouth表第一列元素均为正数表第一列元素均为正数表第一列元素均为正数表第一列元素均为正数,则则则则p(w)=0p(w)=0所有根均位于左半所有根均位于左半所有根均位于左半所有根均位于左半w w平面平面平面平面,D(z)=0,D(z)=0所有根均位于所有根均位于所有根均位于所有根均位于z z平面以原点为圆心平面以原点为圆心平面以原点为圆心平面以原点为圆心的单位圆内的单位圆内的单位圆内的单位圆内,离散控制系统稳定。离散控制系统稳定。离散控制系统稳定。离散控制系统稳定。CASE.SCUT 8-5离离散控制系统稳定性散控制系统稳定性分析分析 例例8-33 CASE.SCUT 8-5离散控离散控制系统稳定制系统稳定性分析性分析 例例8-34 CASE.SCUT 8-5离散控制系统稳定性分析三离散控制系统稳定性分析三.Jury稳定判据稳定判据CASE.SCUT 8-5离散控制系统稳定性分析三离散控制系统稳定性分析三.Jury稳定判据稳定判据CASE.SCUT 8-5离散控制系统稳定性分析离散控制系统稳定性分析 三三.Jury稳定判据稳定判据 例例8-35 CASE.SCUT 8-5离散控制系统稳定性分析离散控制系统稳定性分析 三三.Jury稳定判据稳定判据 例例8-36 CASE.SCUT 8-6离散离散控制系统稳态误差分析控制系统稳态误差分析CASE.SCUT 8-6离散控离散控制系统稳态制系统稳态误差分析误差分析 例例8-38 CASE.SCUT 8-6离散控制系统稳态误差分析离散控制系统稳态误差分析 CASE.SCUT 8-6离散控制系统稳态离散控制系统稳态误差分析误差分析 CASE.SCUT 8-6离散控制离散控制系统稳态误系统稳态误差分析差分析 例例8-37 CASE.SCUT 8-6离散控制离散控制系统动态性能分析系统动态性能分析 CASE.SCUT 8-6离散控制离散控制系统动态性能分析系统动态性能分析CASE.SCUT 8-6离散控制系统动态性能分析离散控制系统动态性能分析 CASE.SCUT 8-6离散控制系统动态性能分析离散控制系统动态性能分析