最小拍控制ppt课件.ppt
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1、1,第7章 线性离散系统的分析与校正,2,提纲,7-1 基本概念7-2 信号的采样与保持7-3 z变换理论7-4 离散系统的数学模型7-5 离散系统的稳定性与稳态误差7-6 离散系统的动态性能分析7-7 离散系统的数字校正,3,7-7 离散系统的数字校正,数字化设计方法:无稳态误差最少拍设计(F(z)等于1),当脉冲传递函数所有极点都分布在原点时,此时的系统具有一个很特别的响应,即在有限时间结束过渡过程,达到稳态,有限时间响应的离散系统,4,7-7 离散系统的数字校正,5,无稳态误差最少拍系统 离散系统的误差信号Z变换式:最少拍(dead-beat)系统的含义是设计D(z),使得当kN,e(k
2、)0且N最少 即:,设计目标:(1)对典型输入信号的稳态偏差为零(在采样时刻上);(2)对典型输入信号的过渡过程最短(一个T称为一拍);(3)控制器是物理可实现的。,7-7 离散系统的数字校正,6,设典型输入信号:,7-7 离散系统的数字校正,7,无稳态误差最少拍系统的设计分析步骤(根据性能指标要求):(1)对典型输入信号的稳态偏差为零,根据终值定理,7-7 离散系统的数字校正,(2)对典型输入信号的过渡过程最短,,F(z)项数越少(N越小),响应速度越快。不妨取F(z)=1,下面分别分析不同典型输入下的系统设计,8,1)当典型输入为阶跃,由前,控制器:,设计的系统在一拍后即已经无偏差。,7-
3、7 离散系统的数字校正,9,2)当典型输入为斜坡,由前,控制器:,设计的系统在2拍后即已经无偏差。,7-7 离散系统的数字校正,10,3)当典型输入为抛物线,由前,控制器:,设计的系统在3拍后即已经无偏差。,7-7 离散系统的数字校正,11,下图绘制的曲线分别是单位阶跃、单位斜坡、抛物线输入时,其输出响应为无稳态误差的最少拍系统。,7-7 离散系统的数字校正,12,无稳态误差最少拍系统设计结果如下表所示,7-7 离散系统的数字校正,13,例 7-4-1 已知离散控制系统结构如图所示。采样周期T=1秒。设计一数字控制器D(z)使系统对单位斜坡输入为无稳态误差的最少拍响应系统。并绘制,解:1)求开
4、环传递函数G(s),7-7 离散系统的数字校正,14,解:2)求开环脉冲传递函数G(z),4)求数字控制器D(z),3)求闭环脉冲传递函数(z)和e(z)(T=1s),7-7 离散系统的数字校正,15,该系统是针对斜坡输入来设计D(z)的,假定输入为单位阶跃与抛物线,系统输出?系统适应能力如何?,7-7 离散系统的数字校正,16,快速性方面:按单位斜坡输入设计的最少拍系统,在各种典型输入作用下,其动态过程均为二拍。最小拍系统的调节时间只与e(z)的形式有关,而与典型输入信号无关准确性方面:系统对单位阶跃和单位斜坡输入,在采样时刻均无稳态误差,但对单位加速度输入,采样时刻的稳态误差为常量T2;动
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