自动控制原理 第8章_采样控制系统

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第8章 采样控制系统

本章主要讲述

1、线性离散系统的分析方法， 2、讨论信号的采样和保持的数学描述， 3、介绍Z变换理论和方法以及数学模型的离散 化。然后介绍脉冲传递函数。 4、介绍线性离散系统性能分析，包括系统的稳

定性、稳态特性、动态特性。

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8.1 采样控制概述

控制系统通常分成两大类 ： 一、连续时间控制系统 ：各处的信号是时间 的连续函数 ，则称该类系统为连续时间控 制系统。 二、离散时间控制系统 ：有一处或数处信号 不是时间的连续函数， 而是在时间上离散 的一系列脉冲序列或数字信号，称这类系 统为离散时间控制系统或采样控制系统。

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离散控制系统、数字控制系统和采样控 制系统都是同类系统，但严格是有差别的。 一、离散控制系统：内涵最广，它涵盖了采 样和数字控制系统。离散控制处理的是 离散信号。 二、采样控制系统：包括了采样数据信号和 数字信号，如过程控制系统（PCS）。 采样控制处理的是采样信号。 三、数字控制系统：信号是一个数字序列， 如数字仿真系统（DSS）。数字控制处 理的是数字信号。

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如图8-1所示，它的输入信号是一个数字序列，如数字 仿真系统。由于被控量是一个物理量，而计算机只能 处理数字的离散信号，因此采用模数转换器（A/D） 将连续信号转换为离散信号（数字量）送给计算机， 计算机按某种控制算法进行计算，输出的控制量为数 字信号，然后再经过数模转换器（D/A）将离散信号 转换为连续的模拟量来控制被控对象。

图8-1计算机控制系统原理图

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采样控制系统包括了采样数字信号和数字信号， 如图8-2所示。将计算机控制系统中的A/D换成采样 开关，D/A换成保持器，那么计算机控制系统则变成 了采样控制系统。

图8-2 采样控制系统

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采样控制系统与连续时间控制系统相比的 优点： （1）容易实现复杂的控制规律； （2）控制规律易改变； （3）精度高、抗干扰性能好。 目前采样控制系统的发展成为： 1、集散控制系统（DCS）； 2、可编程控制器（PLC）； 3、工业控制机（IPC）； 4、计算机集成制造系统（CIMS）。

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8.2采样过程及采样定理

一、采样过程 采样方式： 周期采样：按一定的时间间隔对连续信号进行 采样，则是周期采样 。 随机采样：采样的时间间隔是不确定的，而是随机 变化的则是随机采样。 多速采样：对连续信号进行采样时有多个采样 并存，则是多速采样 。 多阶采样：采样瞬间是周期性重复的。

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采样过程：按一定的时间间隔对连续信号进行 采样 ，将其转换为相应的脉冲序列的 过程称为采样过程。 采样器 ：把连续信号变为脉冲序列或

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