4数字控制器的直接设计1

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第四章 数字控制器的直接设计

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数字控制器的直接设计

本章要求： 本章要求：掌握数字控制直接设计的概念和步骤； 掌握数字控制直接设计的概念和步骤； 直接设计的概念和步骤 掌握最少拍无差系统的设计和最少拍无波纹系统的 掌握最少拍无差系统的设计和最少拍无波纹系统的 最少拍无差系统的设计和最少拍无波纹系统 设计方法。 设计方法。

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第四章 数字控制器的直接设计

4.1 概述 4.2 最少拍无差系统的设计 4.3 最少拍无波纹系统的设计 4.4 W变换法设计 (略) 变换法设计 4.5 纯滞后对象的控制算法 大林算法 纯滞后对象的控制算法—大林算法 作业

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第四章 数字控制器的直接设计

4.1 概述章中讨论了数字控制器的模拟化设计方法 第3章中讨论了数字控制器的模拟化设计方法，它立足于连 章中讨论了数字控制器的模拟化设计方法， 续系统的设计，并在计算机上采用数字模拟的方法来实现。 续系统的设计，并在计算机上采用数字模拟的方法来实现。其优 点： 将设计者所熟悉的各种连续系统的设计方法和经验移植到数 字计算机上实现，达到满意的控制效果。 字计算机上实现，达到满意的控制效果。 缺点： 缺点： 采样周期T较大、对控制的质量要求较高、 采样周期 较大、对控制的质量要求较高、用一台计算机实 较大 现多回路控制时，很难满足要求。 现多回路控制时，很难满足要求。 从被控对象的特性出发，直接根据采样系统理论来设计数字 从被控对象的特性出发，直接根据采样系统理论来设计数字 采样系统 控制器。 控制器。

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第四章 数字控制器的直接设计

直接设计法： 直接设计法：又称为离散设计法。把计算机控制系统经过适当变换， 又称为离散设计法。把计算机控制系统经过适当变换，变成纯粹 的离散系统， 变换等工具进行分析设计， 的离散系统，用Z变换等工具进行分析设计，直接设计出控制算 变换等工具进行分析设计 法。

直接设计法与模拟化设计法比较： 直接设计法与模拟化设计法比较：直接设计法完全根据采样系统的特点进行分析与综合， 直接设计法完全根据采样系统的特点进行分析与综合，并导出相 应的控制规律，所以它比模拟化设计具有更一般的意义。 应的控制规律，所以它比模拟化设计具有更一般的意义。

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第四章 数字控制器的直接设计

直接设计法的基本原理和设计步骤： 直接设计法的基本原理和设计步骤：系统的闭环 脉冲传递函数 广义对象的 脉冲传递函数

要求设计的 数字控制器 的脉冲传函

零阶保持器 图4-1离散控制系统结构简图

被控对象

D(z)对应连续控制系统的串联校正元件

实现所需要的采样控制规律 对应连续控制系统的串联校正元件,实现所需要的采样控制规律 对应连续控制系统的串联校正元件 实现所需要的采样控制规律u*(t); u*(t)转变为连续信号作用于被控对象，必须有采样保持环节。 转变为连续信号作用于被控对象， 转变为连续信号作用于被控对象 必须有采样保持环节。

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第四章 数字控制器的直接设计

由图4-1得 系统的闭环脉冲传递函数 由图 得，系统的闭环脉冲传递函数Φ(z)为： 为Φ(z) = C(z) D(z)G(z) = R(z) 1+ D(z)G(z)

(式4-1)

D(z) =

设计对象

Φ(z) 1 G(z) 1 Φ(z)

(式4-2)

由式( ),当已知G(z)时，只要根据设计要求选择好 ),当已知 由式(4-2),当已知 时 只要根据设计要求选择好φ(z),就 ， 可以求得D(z)。 可以求得 。

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D(z) =

Φ(z) 1 G(z) 1 Φ(z)

在已知对象特性的前提下，设计步骤为： 在已知对象特性的前提下，设计步骤为： 1)求得带零阶保持器的被控对象的广义脉冲传递函数G(z); )求得带零阶保持器的被控对象的广义脉冲传递函数 ； 2)根据系统的性能指标要求以及实现的约束条件构造闭环 2)根据系统的性能指标要求以及实现的约束条件构造闭环z传递 构造闭环z传递 函数φ(z); ; 函数 3)依据式(4-2)确定数字控制器的传递函数 )依据式( )确定数字控制器的传递函数D(z); ; 4)由D(z)确定控制算法并编制程序。 确定控制算法并编制程序。 ) 确定控制算法并编制程序

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4.2 最少拍无差系统的设计4.2.1 最少拍无差系统 4.2.2 典型输入下最少拍系统的设计方法 4.2.3 最少拍控制器的可实现性和稳定性要求 4.2.4 最少拍快速有波纹系统设计的一般方法

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第四章 数字控制器的直接设计

4.2.1 最少拍无差系统1、最少拍无差系统 、在数字随动控制系统中， 在数字随动控制系统中，要求系统输出值尽快地跟踪给定值的变 最少拍控制就是为满足这一要求提出的一种离散化设计方法。 化，最少拍控制就是为满足这一要求提出的一种离散化设计方法。

定义： 定义：在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳态无 …… 此处隐藏：5581字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……