电力拖动自动控制系统 第3章 直流调速系统的数字控制
直流调速系统的数字控制 第 3 章 电力拖动自动控制系统
内容提要 ■微型计算机数字控制的主要特点 ■微机数字控制双闭环直流调速系统的硬 件和软件 ■数字测速与滤波 ■数字P调节器 ■用离散控制系统设计数字控制器
内容提要 ◼ 微型计算机数字控制的主要特点 ◼ 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬 件和软件 ◼ 数字测速与滤波 ◼ 数字PI调节器 ◼ 用离散控制系统设计数字控制器
3.0问题的提出 前两章中论述了直流调速系统的基本规 律和设计方法,所有的调节器均用运算放 大器实现,属模拟控制系统 模拟系统具有物理概念清晰、控制信号 流向直观等优点,便于学习入门,但其控 制规律体现在硬件电路和所用的器件上, 因而线路复杂、通用性差,控制效果受到 器件的性能、温度等因素的影响
3. 0 问题的提出 前两章中论述了直流调速系统的基本规 律和设计方法，所有的调节器均用运算放 大器实现，属模拟控制系统。 模拟系统具有物理概念清晰、控制信号 流向直观等优点，便于学习入门，但其控 制规律体现在硬件电路和所用的器件上， 因而线路复杂、通用性差，控制效果受到 器件的性能、温度等因素的影响
以微处理器为核心的数字控制系统(简 称微机数字控制系统)硬件电路的标准化 程度高,制作成本低,且不受器件温度漂 移的影响;其控制软件能够进行逻辑判断 和复杂运算,可以实现不同于一般线性调 节的最优化、自适应、非线性、智能化等 控制规律,而且更改起来灵活方便
以微处理器为核心的数字控制系统（简 称微机数字控制系统）硬件电路的标准化 程度高，制作成本低，且不受器件温度漂 移的影响；其控制软件能够进行逻辑判断 和复杂运算，可以实现不同于一般线性调 节的最优化、自适应、非线性、智能化等 控制规律，而且更改起来灵活方便
3.1微型计算机数字控制的主要特点 总之,微机数字控制系统的稳定性好, 可靠性高,可以提高控制性能,此外,还 拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模 拟控制系统无法实现的功能。 由于计算机只能处理数字信号,因此, 与模拟控制系统相比,微机数字控制系统 的主要特点是离散化和数字化:
3. 1 微型计算机数字控制的主要特点 总之，微机数字控制系统的稳定性好， 可靠性高，可以提高控制性能，此外，还 拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模 拟控制系统无法实现的功能。 由于计算机只能处理数字信号，因此， 与模拟控制系统相比，微机数字控制系统 的主要特点是离散化和数字化：
f (o 离散化: 为了把模拟的连续 信号输入计算机,必 须首先在具有一定周 原信号 期的采样时刻对它们 f(nn) 进行实时采样,形成 采样 连串的脉冲信号, 即离散的模拟信号, 这就是离散化
◼ 离散化： 为了把模拟的连续 信号输入计算机，必 须首先在具有一定周 期的采样时刻对它们 进行实时采样，形成 一连串的脉冲信号， 即离散的模拟信号， 这就是离散化。 O t f( t ) 原信号 O n f(n T) 1 2 3 4 … 采样
■数字化: 采样后得到的离散 信号本质上还是模拟 信号,还须经过数字 量化,即用一组数码 (如二进制码)来逼 近离散模拟信号的幅 值,将它转换成数字 信号,这就是数字化。 数字化
◼ 数字化： 采样后得到的离散 信号本质上还是模拟 信号，还须经过数字 量化，即用一组数码 （如二进制码）来逼 近离散模拟信号的幅 值，将它转换成数字 信号，这就是数字化。 数字化 O n N(n T)
■离散化和数字化的负面效应 离散化和数字化的结果导致了时间上和 量值上的不连续性,从而引起下述的负面 效应: (1)A①D转换的量化误差:模拟信号可 以有无穷多的数值,而数码总是有限的, 用数码来逼近模拟信号是近似的,会产生 量化误差,影响控制精度和平滑性
◼ 离散化和数字化的负面效应 离散化和数字化的结果导致了时间上和 量值上的不连续性，从而引起下述的负面 效应： （1）A/D转换的量化误差：模拟信号可 以有无穷多的数值，而数码总是有限的， 用数码来逼近模拟信号是近似的，会产生 量化误差，影响控制精度和平滑性
(2)D/A转换的滞后效应:经过计算机 运算和处理后输出的数字信号必须由数模 转换器D/A和保持器将它转换为连续的模 拟量,再经放大后驱动被控对象。但是, 保持器会提高控制系统传递函数分母的阶 次,使系统的稳定裕量减小,甚至会破坏 系统的稳定性
（2） D/A转换的滞后效应：经过计算机 运算和处理后输出的数字信号必须由数模 转换器D/A和保持器将它转换为连续的模 拟量，再经放大后驱动被控对象。但是， 保持器会提高控制系统传递函数分母的阶 次，使系统的稳定裕量减小，甚至会破坏 系统的稳定性
随着微电子技术的进步,微处理器的运 算速度不断提高,其位数也不断增加,上 述两个问题的影响已经越来越小 但微机数字控制系统的主要特点及其负 面效应需要在系统分析中引起重视,并在 系统设计中予以解决。 返回目录
随着微电子技术的进步，微处理器的运 算速度不断提高，其位数也不断增加，上 述两个问题的影响已经越来越小。 但微机数字控制系统的主要特点及其负 面效应需要在系统分析中引起重视，并在 系统设计中予以解决。 返回目录