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线性离散系统的分析与校正.docx

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上传人:wz_198613 2022/2/21 文件大小:679 KB

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文档介绍

文档介绍:第六章:线性离散系统的分析与校正
§ 离散系统
离散系统---------- 系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码,称 之为离散系统。
挂图举例---------- 炉温采样控制系统
采用检流计(灵敏度号之间的传递关系;是线性系统(或环节)与采样开关组合体的脉冲传递函数。
②当系统输出是连续信号时,可虚设一个输出采样开关,沿用G(z)概念。
(2)G(z)的求法:


(3)G(z)的性质:
①G(z)是复变量z的有理分式(一般是有理真分式);
②与相应的系统差分方程有直接联系;
③是系统响应序列的Z变换;
④与z平面上一定的零极点分布图相对应。
例: 如右图所示系统:
3、开环脉冲传递函数
(1)环节间无采样开关相隔时:
(2)环节间有采样开关相隔时:
注:一般地,
(3)带有零阶保持器时的情况
注:ZOH不断增加系统的阶次;不改变系统开环极点;它只影响开环零点。
4、闭环脉冲传递函数
采样开关在离散闭环系统中有多种配置方式,求时,一般没有像梅逊公式一样的通用方法,需要根据闭环结构特点,用代数方法或结构图变换方法逐步导出系统的。
例1、
例2:
根据开关后离散信号~离散信号列出中间方程,消去中间变量,可以得出。
由于采样开关位置不同,系统信号通过中连续、离散信号的作用效应不同,一般不能简单应用连续系统中结构图等效变换规则。所以,在离散系统中进行结构图等效变换化简时,要特别注意变换的等效性。
例3、求,
解I:作用时:
而:
解II: 作用时:
而:
以下两种情形下,可以利用梅逊公式(推导),或C(z)表达式。
(1)单回路离散系统(不存在前馈),且前向通道存在一个实际采样开关时;
(2)系统结构图中各环节间都存在(或等效存在)采样开关时。
●输入端不存在(或等效存在)采样开关时,R(z)不能分离,只能写出C(z)表达式。
例4、系统如右,求C(z)表达式。
解:
例5、系统如右,求
解:
§
1、s域到z域的映射及z域稳定判据。
(1)
参数
[s]图型
[z]图型
任意
平行于虚轴的直线
原点为圆心的圆
半径
任意
水平线
=常值的射线
(2)z域稳定判据。
△稳定判据的解析说明: 设系统中
当扰动输出时:
当,,
随时间增加,系统回到平衡位置。
系统稳定。
例:已知系统脉冲传递函数:
判定系统稳定性
解:依题
(3)朱利稳定判据——避免直接解根,由D(z)判定系统稳定性。
设闭环系统特征根为:
列朱利矩阵:
元素定义:
,,
系统稳定充要条件:
例:已知系统闭环特征方程如下,判定系统稳定性。
解:
朱利矩阵:
可见,其它条件均满足。
但条件不成立所以系统不稳定。
事实上
例、系统如右:讨论加或不加零阶保持器时,
系统T=1,K=0~∞变化时的根轨迹,
并分别确定使系统稳定的K值范围。
解一:无ZOH时:
作根轨迹:
分离点:

在处:
∴稳定范围:
解二、有ZOH时:
作根轨迹:
分离点:
整理得,
解得:
根轨迹半径:
在A点:
依题应有:
联立求解:
可见:由于零阶保持器引入后,附加了相角延迟,系统稳定范围减小。
<1>线性连续二阶系统是绝对稳定的,不论K多大,(K>0)系统一定稳定;线性离散二阶系统当K↑时,可能出现不稳定,并且一般有如下特点:
T↑——稳定程度↓ (T越大,信息损失越大)
K↑——稳定程度↓(K越大,系统自身稳定程度下降)
虚部:
实部:域圆族
2、映射,域的稳定判据。
(1)(双线性)变换:
,,
设复数
则:

(2),可以借用连续域中的所有判定稳定的方法。
例1、系统如右,
设T=1,K=1,判定系统稳定性。
②、T=1,确定K的稳定范围。
③、用对数稳定判据判定系统稳定性。
解:
列劳斯表:
即要求:
即:
①、当K=1时,明显系统是稳定的。
②、T=1时,K的稳定范围为(用对数稳定判据判定系统稳定性,见下页)
3、离散系统的稳态误差
(1)、计算稳态误差的一般方法:
例:系统如右图所示,已知:
求当 时,
解:依题
判定稳定性:
时,
时,
时:
(2)静态误差系数法。(适用于(1)“误差口有开关”;(2)r(t)作用下)
设系统稳定:且:
型别v