文档介绍：第5章 数据处理与控制策略
Data Processing
&
Control Strategy
11/13/2017
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计算机控制技术
数字控制器的设计技术
数字滤波和数据处理
数控技术基础
数字PID控制算法
常规控制方案
先进控制方案
本章主要内容
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计算机控制技术
数字控制器的设计技术
数字控制器的连续化设计技术
数字控制器的离散化设计技术
Design technology Of Digital ontroler
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计算机控制技术
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
大多数计算机控制系统是由处理数字信号的过程控制计算机和连续的被控过程组成的数字信号与连续信号并存的“混合系统”
数字控制器的分析和设计方法
数字控制器的连续化设计技术
数字控制器的离散化设计技术
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计算机控制技术
数字控制器的连续化设计技术
概述
数字控制器的连续化设计是忽略控制回路中所有的零阶保持器和采样器,在S域中按连续系统进行设计,然后通过某种近似将连续控制器离散化为数字控制器,并由计算机来实现。
设计问题
G(s)是被控对象的传递函数,H(s)是零阶保持器,D(z)是数字控制器。设计问题是:根据已知的系统性能指标和G(s)来设计出数字控制器D(z)。
y(t)
u(t)
e(k)
+
-
G(s)
e(t)
D(z)
H(s)
T
u(k)
T
r(t)
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计算机控制技术
数字控制器的连续化设计技术
数字控制器的连续化设计步骤
设计假想的连续控制器
选择采样周期 T
将D(s)离散化为D(z)
设计由计算机实现的控制算法
校验
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计算机控制技术
数字控制器的连续化设计技术
(1) 设计假想的连续控制器
采用连续系统的设计方法(如频率特性法、根轨迹法等)设计出假想的连续控制器D(s) 。
D(s)
G(s)
y(t)
e(t)
r(t)
+
-
u(t)
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计算机控制技术
数字控制器的连续化设计技术
(2) 选择采样周期 T
采样定理:采样周期T≤π/ωmax
由于被控对象的物理过程及参数的变化比较复杂,致使模拟信号的最高角频率ωmax很难确定。
采样定理仅从理论上给出了采样周期的上限,实际采样周期的选择要受到多方面因素的制约,如:
系统控制品质的要求、执行机构的特性、控制系统抗干扰和快速响应的要求、计算工作量、计算机的成本、控制对象的时间常数Tp和纯滞后时间τ
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计算机控制技术
数字控制器的连续化设计技术
(3) 将D(s)离散化为D(z)
常用连续系统离散化的方法:
双线性变换法
后向差分法
前向差分法
冲击响应不变法
零极点匹配法
零阶保持法
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计算机控制技术
为了由D(s)求解D(z),由上式得
且有
()
式()就是利用双线性变换法由D(s)求取D(z)的计算公式。
,利用级数展开可得
双线性变换或塔斯廷(Tustin)近似
双线性变换法:
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计算机控制技术