自动空制原理课件
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第8章离散控制系统内容提要：8.1引言8.2采样过程和采样定理8.3信号恢复8.4z变换8.51离散系统的数学模型8.6离散系统的时域分析8.7离散系统的数字校正
第 8 章 离散控制系统 内容提要： 8.1 引言 8.2 采样过程和采样定理 8.3 信号恢复 8.4 z变换 8.5 离散系统的数学模型 8.6 离散系统的时域分析 8.7 离散系统的数字校正 2
8. 1 引 言近年来，随着脉冲技术、数字式元部件、数字计算机、特别是微处理机的发展，以及数字式通信线路的大量使用，很多情况下信号不是连续传输的，而是用离散的数据序列去传递信息。数字控制器在许多场合取代了模拟控制器，使绝大部分的精密控制系统和复杂的过程控制走向数字化。数字机和数字控制器所能达到的精度远高于连续器件，它的容量和功能也是连续器件所不能比拟的。因此，作为分析与设计数字控制系统的理论，离散系统理论近年来发展非常迅速
8.1 引 言 近年来，随着脉冲技术、数字式元部件、数字计 算机、特别是微处理机的发展，以及数字式通信线路 的大量使用，很多情况下信号不是连续传输的，而是 用离散的数据序列去传递信息。数字控制器在许多场 合取代了模拟控制器，使绝大部分的精密控制系统和 复杂的过程控制走向数字化。数字机和数字控制器所 能达到的精度远高于连续器件，它的容量和功能也是 连续器件所不能比拟的。因此，作为分析与设计数字 控制系统的理论，离散系统理论近年来发展非常迅速。 3
8.1.1 离散系统的基本概念给定电位器炉子广燃料测温电阻电动机eltK减速器
8.1.1 离散系统的基本概念 K 电动机 减速器 燃 料 测温 电阻 给定电位器 炉子 e(t ) 4
放大器炉子阀门执行电机给定转速开度es炉温误差KTis+1S炉子：延迟时间口可长达数秒乃至数十秒惯性时间常数T一般也相当大控制效果不好！！A
K 1 s e s T1 s+1 放大器 执行电机 给定 误差 转速 阀门 炉温 炉子 开度 炉子：延迟时间 可长达数秒乃至数十秒 惯性时间常数T1一般也相当大 控制效果不好 ！！ 5
给定电位器炉子燃料测温电阻e(t)电动机e*(t)K减速器检流计凸轮C电位器h
K1 电动机 减速器 给定电位器 炉子 燃 料 测温 电阻 e*(t) 检流计 电位器 凸轮 e(t) 6
放大器炉子阀门执行电机eo口s给定转速开度炉温KT,s+1e*(t)e(t)Xe*(t)e(t)02T调节过头的现象受到抑制，这样我们就可以采用较大K而仍保持系统稳定
K 1 s e s T1 s+1 放大器 执行电机 给定 e 转速 阀门 炉温 炉子 开度 e* 0 t e(t) e*(t) 0 t T 2T e(t) e*(t) 调节过头的现象受到抑制，这样我们就可以 采用较大K而仍保持系统稳定。 7
将连续信号离散化，我们称其为采样。采用这种控制方式的系统都含有通常称为采样器的专门开关装置。采样器可以是一个机械的或机电的装置，定时开启关闭。也可以是A/转换器通过采样器把连续的模拟量变为脉冲序列或数码信号，送到控制器或计算装置，对被控对象施以断续的控制或阶梯状的控制等，故离散控制又称为采样控制。8
将连续信号离散化，我们称其为采样。采用这种 控制方式的系统都含有通常称为采样器的专门开关装 置。 采样器可以是一个机械的或机电的装置，定时开 启关闭。也可以是A/D转换器。 通过采样器把连续的模拟量变为脉冲序列或 数码信号，送到控制器或计算装置，对被控对象施以 断续的控制或阶梯状的控制等，故离散控制又称为采 样控制。 8
8.1. 2离散系统的定义及常用术语1.离散系统的定义当系统中只要有一个地方的信号是脉冲序列或数码时，即为离散系统。2.采样把连续信号变成脉冲（或数字）序列的过程，叫采样。3.采样器实现采样的装置叫采样器。（采样开关，A/D模数转换器）4.保持器从离散信号中，将连续信号恢复出来的装置称为保持器。（低通滤波器，D/A数模转换器）CAN
8.1.2 离散系统的定义及常用术语 1.离散系统的定义 当系统中只要有一个地方的信号是脉冲序列或数 码时，即为离散系统。 2.采样 把连续信号变成脉冲（或数字）序列的过程，叫 采样。 3.采样器 实现采样的装置叫采样器。（采样开关，A/D模 数转换器） 4.保持器 从离散信号中，将连续信号恢复出来的装置称为 保持器。（低通滤波器，D/A数模转换器） 9
5.离散系统的分类（1）采样控制系统离散信号是脉冲序列而不是数码信号的特点：脉冲序列（由采样开关得到）一从时间上看，是离散的从幅值上看是任意可取得（2）数字控制系统离散信号是数码信号而不是脉冲序列数码信号（由A/D得到）的特点：时间上，是离散的幅值上是整量化的10
5.离散系统的分类 （1）采样控制系统 离散信号是脉冲序列而不是数码信号。 脉冲序列（由采样开关得到）的特点： 从时间上看，是离散的 从幅值上看是任意可取得 （2）数字控制系统 离散信号是数码信号而不是脉冲序列。 数码信号（由A/D得到）的特点： 时间上，是离散的 幅值上是整量化的 10