文档介绍：第四章常规及复杂控制技术
计算机控制系统的设计,是指在给定系统性能指标的条件下,设计出控制器的控制规律和相应的数字控制算法。
第四章常规及复杂控制技术
数字控制器的连续化(模拟化)设计技术
数字PID控制算法
数字控制器的直接(离散化)设计方法
纯滞后控制技术
串级控制技术
前馈-反馈控制技术
数字控制器的连续化设计技术
连续化设计思想:
模拟化设计步骤
1. 设计假想的模拟控制器D(s)
2. 正确地选择采样周期T
3. 将D(s)离散化为D(z)
4. 求出与D(z)对应的差分方程
5. 根据差分方程编制相应程序校验。
数字控制器的连续化设计技术
1. 设计假想的模拟控制器D(s)
数字控制器的连续化设计技术
将数字控制器D(z)和零阶保持器合在一起,作为一个模拟环节看待,其等效传递函数为D(s)。按照对数频率特性法、根轨迹法等连续系统的校正方法,可以设计校正环节D(S),即为连续系统的调节器。
2. 正确地选择采样周期T
从调节品质上看,希望采样周期短,以减小系统纯滞后的影响,提高控制精度。
数字控制器的连续化设计技术
满足采样定理。
从快速性和抗扰性方面考虑,希望采样周期尽量短,这样给定值的改变可以迅速地通过采样得到反映,而不致产生过大的延时。
2. 正确地选择采样周期T
数字控制器的连续化设计技术
从计算机的工作量和回路成本考虑,采样周期T应长些。
从计算精度方面考虑,采样周期T不应过短,当主机字长较小时,若T过短,将使前后两次采样值差别小,调节作用因此会减弱。
从给定值的变化频率上看,加到被控对象的给定值变化频率越高,采样频率应越高,这样给定值的改变可以迅速得到反映。
2. 正确地选择采样周期T
从被控对象的特性上看,若被控对象是慢速的热工或化工对象时,采样周期一般较大;若被控对象是较快速的系统,采样周期较小。
从执行机构的类型上看,执行机构动作惯性大,采样周期也大,否则执行机构来不及反映数字控制器输出值的变化。
从控制算法的类型上看,需要根据控制算法来选择采样周期。
数字控制器的连续化设计技术
3. 将D(s)离散化为D(z)
(1) 双线性变换法
(2) 前向差分法
(3) 后向差分法
数字控制器的连续化设计技术
4. 求出与D(z)对应的差分方程
要想用计算机实现数字调节器D(z),则必须求出相应的差分方程,此时有两条途径,一是由D(s),写出系统的微分方程,并进行差分处理得到相应的差分方程,如数字PID控制算法即由此推导出;另一途径是根据数字调节器D(z),用直接程序设计法、串联实现法等将其变为差分方程。
数字控制器的连续化设计技术