文档介绍：第四章数字控制器的直接设计
把计算机控制系统中的连续部分数字化,把整个系统看作离散系统,用离散化的方法设计控制器,称为直接设计法。
D(z) Ho(s) Gc(s)
e*(t) u*(t)
E(z) U(z)
r (t)
+ _
R(z)
Φ(z)
G(z)
c (t)
C (z)
§4-1 概述
D(z) Ho(s) Gc(s)
e*(t) u*(t)
E(z) U(z)
r (t)
+ _
R(z)
Φ(z)
G(z)
c (t)
C (z)
开环冲传递函数:
闭环脉冲传递函数:
误差脉冲传递函数:
数字控制器输出闭环脉冲传递函数为:
已知Φ(z),可计算出D(z):
已知Φe(z),可计算出D(z):
已知ΦU(z),可计算出D(z):
D(z)必须满足以下条件:
►由此而得到的D(z)是物理可实现的
► D(z)也必须是稳定的。
§4-2 最少拍无差系统的设计
最少拍无差系统是指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定无静差的系统。
典型控制输入时间序列脉冲传递函数
单位阶跃输入:
单位速度输入:
单位加速度输入:
通式:
§4-2-1 典型输入下最少拍系统的设计方法
假设被控对象的脉冲传递函数G(z) 是稳定的,它在单位园上和单位园外没有零、极点,并且没有纯滞后。
若:
通常 m=1、2、3。
若取F(z)=1, M=m,可以得到形式最简单,阶数最低的数字控制器。
单位阶跃输入时:
单位速度输入时:
单位加速度输入时:
系统的动态误差级数:
单位阶跃输入时:
T 2T 3T 4T 5T t
C(t)
1
0
单位速度输入时:
单位加速度输入时:
►对应于不同典型输入,系统经过T,2T,3T,系统达到稳定。
►对应不同典型输入,为得到最少拍响应,应选择合适的Φe(z)。
►对应于典型输入,选定Φe(z)后,可根据G(z)得到D(z)。
例:设计计算机单位反馈控制系统,
T=1秒,单位速度输入时,按最少拍法设计D(z)。
解:
►单位阶跃输入时:
►单位加速度输入时:
nT
C(nT)
12
8
4