工学离散系统湖南大学自动化.pptx

1第九章线性离散控制系统2本章主要内容本章主要内容1.1.引言引言2.2.信号的采样与复现信号的采样与复现3.3.离散系统的数学描述离散系统的数学描述4.4.脉冲传递函数脉冲传递函数5.5.离散系统的离散系统的z z域分析法域分析法6.6.离散系统的频域分析法离散系统的频域分析法7.7.离散系统的状态空间分析法离散系统的状态空间分析法8.8.离散系统的综合离散系统的综合了解了解 熟悉熟悉 掌握掌握37.17.1引言引言采样器Gh(s)Gp(s)H(s)e(t)e*(t)r(t)c(t)-T保持器被控对象反馈装置b(t)Gc(s)脉冲控制器4A/DD/A数字控制器数字控制器受控对象受控对象反馈装置反馈装置 e*(t)计算机计算机r(t)e(t)u*(t)uh(t)c(t)_计算机控制系统典型原理图计算机控制系统典型原理图5T连续信号连续信号离散化信号离散化信号复现信号复现信号677.2.1采样过程7.2.2离散信号的复现7.27.2信号的采样与复现信号的采样与复现87.2.1采样过程e(t)te*(t)te(t)e*(t)T1、定义、定义92、数学描述、数学描述t0T调制器1011怎样进行采样，才能保证采样信号怎样进行采样，才能保证采样信号e*(t)反映反映e(t)的变化规律？的变化规律？7.2.2离散信号的复现12e eh h(t t)e e*(t t)e*(t)t 零阶保持器零阶保持器eh(t)t13 采样前的连续信号零阶保持其输出信号零阶保持器的中点连线147.37.3离散系统的数学描述离散系统的数学描述7.3.1 差分方程与离散状态方程7.3.2 Z变换157.3.1 差分方程与离散状态方程Gh(s)e(t)e*(t)r(t)c(t)-Teh(t)1617状态空间模型状态空间模型1819207.3.2 Z变换212223解解24解解25解：解：2627解：解：2829303132解：解：33解：解：347.47.4脉冲传递函数脉冲传递函数7.4.1脉冲传递函数定义7.4.2脉冲传递函数求法7.4.3开环脉冲传递函数7.4.4闭环脉冲传递函数357.4.1脉冲传递函数定义2、意义、意义367.4.2脉冲传递函数求法377.4.3开环脉冲传递函数R(z)G1(s)C(z)K1K2G2(s)R(s)X(z)C(s)G(z)X(s)K3G1(z)G2(z)38G1(s)R(z)C(z)K1K2G2(s)R(s)C(s)G(z)X(s)39解：解：40Gh(s)R(z)C(z)K1Gp(s)R(s)C(s)K3R(z)K1R(s)1+-C(z)C(s)K341427.4.4闭环脉冲传递函数G(s)E(z)C(z)K1H(s)R(s)C(s)K3E(s)-B(z)R(z)1、闭环脉冲传函、闭环脉冲传函4344注注意意45D(s)E*(s)K1H(s)R(s)C(s)K3E(s)-R*(s)G(s)X(s)X*(s)C*(s)B*(s)解：解：467.57.5离散系统的离散系统的z z域分析法域分析法7.5.1 z平面与s平面的映射关系7.5.2 离散系统的稳定性7.5.3 极点分布与暂态特性的关系7.5.4 离散系统的稳态误差7.5.5 离散系统的频域分析法477.5.1 z平面与s平面的映射关系48j0Sj1Z497.5.2 离散系统的稳定性稳定的充要条件：稳定的充要条件：5051j1zj0w52G(s)E(z)C(z)K1H(s)R(s)C(s)K3E(s)-B(z)R(z)53解：解：54注注意意557.5.3 极点分布与暂态特性的关系56K1R(s)C(s)-解：解：575859连续系统离散系统（无保持器）离散系统（有保持器）0.20.40.60.81.01.21.42364571391110812t1c(t)606162631-1jnn1nnnn1Z平面平面641-1jZ平面平面n1nn65小结小结667.5.4 离散系统的稳态误差G(s)E(z)C(z)K1H(s)R(s)C(s)K3E(s)-B(z)R(z)676869小结小结离散系统的稳态误差与输入信号类型、系统的型、采样时离散系统的稳态误差与输入信号类型、系统的型、采样时间及开环增益有关；间及开环增益有关；系统的型越高，跟踪能力越强。系统的型越高，跟踪能力越强。707.5.5 离散系统的频域分析法71G(s)E(z)C(z)K1R(s)C(s)K3E(s)-B(z)R(z)72解：解：73-180-90L()()20747.87.8离散系统的综合离散系统的综合7.8.1数字控制器7.8.2最少拍系统设计7.8.3无纹波最少拍系统设计757.8.1数字控制器R(z)G(s)E(z)C(z)TH(s)R(s)C(s)TE(s)-B(z)D(s)TM(z)767.8.2最少拍系统设计77787980813T2TTtst1(t)D(z)(z)e(z)r(t)82小结小结