1、第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計第五章第五章 直接數(shù)字設(shè)計法直接數(shù)字設(shè)計法第一節(jié)第一節(jié) 最少拍系統(tǒng)設(shè)計最少拍系統(tǒng)設(shè)計第四節(jié)第四節(jié) 達(dá)林算法達(dá)林算法第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計第五章第五章 直接數(shù)字設(shè)計法直接數(shù)字設(shè)計法 定義：定義：Z平面上的一種設(shè)計方法，是已知控制過程平面上的一種設(shè)計方法，是已知控制過程或廣義對象離散模型，根據(jù)給定系統(tǒng)期望閉環(huán)脈沖傳或廣義對象離散模型，根據(jù)給定系統(tǒng)期望閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)或某一優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，直接利用遞函數(shù)或某一優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，直接利用z變換理論綜合變換理論綜合設(shè)計滿足性能要求的數(shù)字調(diào)節(jié)器。設(shè)計滿足性能要求的數(shù)字調(diào)

2、節(jié)器。 優(yōu)點：該數(shù)字調(diào)節(jié)器可由計算機(jī)程序編制算法直接優(yōu)點：該數(shù)字調(diào)節(jié)器可由計算機(jī)程序編制算法直接實現(xiàn)，方法簡單。實現(xiàn)，方法簡單。 特點：設(shè)計僅對采樣點有效。特點：設(shè)計僅對采樣點有效。 但計算機(jī)控制系統(tǒng)一般是非純離散系統(tǒng)，因此不僅但計算機(jī)控制系統(tǒng)一般是非純離散系統(tǒng)，因此不僅要討論系統(tǒng)輸出在采樣點幅值變換，也要顧及采樣點要討論系統(tǒng)輸出在采樣點幅值變換，也要顧及采樣點間可能發(fā)生的事情。間可能發(fā)生的事情。第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計1. 最少拍系統(tǒng)的基本概念最少拍系統(tǒng)的基本概念 在給定某種特定在給定某種特定典型輸入典型輸入條件下，設(shè)計一個控制條件下，設(shè)計一個控制規(guī)律規(guī)律D

3、(z)，使閉環(huán)系統(tǒng)輸出具有最快的響應(yīng)速度，即，使閉環(huán)系統(tǒng)輸出具有最快的響應(yīng)速度，即在最少采樣周期時間內(nèi)準(zhǔn)確跟蹤輸入的給定值，達(dá)到在最少采樣周期時間內(nèi)準(zhǔn)確跟蹤輸入的給定值，達(dá)到無靜差的穩(wěn)定狀態(tài)。無靜差的穩(wěn)定狀態(tài)。第一節(jié)第一節(jié) 最少拍系統(tǒng)設(shè)計最少拍系統(tǒng)設(shè)計第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)( )1( )( )E zH zR z( )( ) ( )( )( )1( ) ( )y zD z G zH zR zD z G z( )( )( )( )( )1( )u zH zD zE zG zH z數(shù)字調(diào)節(jié)器數(shù)字調(diào)節(jié)器系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差( )( )1(

4、 )( )eE zHzH zR z 系統(tǒng)誤差脈沖傳遞函數(shù)系統(tǒng)誤差脈沖傳遞函數(shù)第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計典型信號典型信號r(t)的的z變換可統(tǒng)一表示為變換可統(tǒng)一表示為MzzAzR)1 ()()(11式中式中M為為1、2、3，A(z-1)是不以是不以z=1為零點的為零點的z-1有有限多項式，如：限多項式，如：3111222111)1 (2)1 ()(,21)()1 ()(,)()1 (1)(, 1)(zzzTzRttrzTzzRttrzzRtr第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計根據(jù)最少拍涵義，系統(tǒng)在采樣點上的輸出響應(yīng)序列根據(jù)最少拍涵義，系統(tǒng)在

5、采樣點上的輸出響應(yīng)序列在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，其系統(tǒng)誤差為零，根據(jù)終值定理：在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，其系統(tǒng)誤差為零，根據(jù)終值定理：11111( )lim ( )lim(1) ( )lim(1)1( ) ( )()lim(1)1( )0(1)izzMzee izE zzH z R zA zzH zz 因為因為A(z-1)中無中無z=1的零點，為保證上式成立，必有的零點，為保證上式成立，必有)()1 ()()1 ()(111011nnMMzfzffzzFzzH則有則有)()()()(1 )(1110zAzfzffzRzHzEnn第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計若令若令F(z)=1，即，即n=

6、0，則系統(tǒng)誤差序列僅由典型輸入，則系統(tǒng)誤差序列僅由典型輸入函數(shù)唯一確定，這時對應(yīng)函數(shù)唯一確定，這時對應(yīng)R(z)的脈沖傳遞函數(shù)為的脈沖傳遞函數(shù)為上式表明系統(tǒng)脈沖響應(yīng)輸出序列在上式表明系統(tǒng)脈沖響應(yīng)輸出序列在M拍后變?yōu)榱?，拍后變?yōu)榱?，即系統(tǒng)在即系統(tǒng)在R(z)輸入下能在輸入下能在M拍內(nèi)達(dá)到無靜差的穩(wěn)定拍內(nèi)達(dá)到無靜差的穩(wěn)定狀態(tài)。因此上式為最少拍系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的一般狀態(tài)。因此上式為最少拍系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的一般形式（形式（M值由值由R (z)確定），一旦確定確定），一旦確定M，就可求得，就可求得最少拍系統(tǒng)的最少拍系統(tǒng)的D(z)。MMMzmzmzmzzH22111)1 (1)(第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四

7、章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計表表5-1 典型輸入下的最少拍系統(tǒng)典型輸入下的最少拍系統(tǒng)第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計例：求單位階躍、單位速度、單位加速度信號作用例：求單位階躍、單位速度、單位加速度信號作用下最少拍系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)模型及輸出響應(yīng)下最少拍系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)模型及輸出響應(yīng)和誤差序列和誤差序列第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計例題例題 5-1 P155第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計一、最少拍設(shè)計一、最少拍設(shè)計D(z)的可實現(xiàn)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性的可實現(xiàn)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性 工業(yè)對象常是帶有純時延滯后環(huán)節(jié)的，因此

8、工業(yè)對象常是帶有純時延滯后環(huán)節(jié)的，因此D(z)存在可實現(xiàn)問題。所謂數(shù)字控制器可實現(xiàn)性，是指在存在可實現(xiàn)問題。所謂數(shù)字控制器可實現(xiàn)性，是指在實現(xiàn)實現(xiàn)D(z)算法中，不允許出現(xiàn)未來時刻的偏差項。設(shè)算法中，不允許出現(xiàn)未來時刻的偏差項。設(shè)廣義對象廣義對象G(z)有有L個采樣周期的純滯后，即個采樣周期的純滯后，即)()()()1(1*2*2*21*)2(2)1(111LLLLLLzzggzzgzgzgzgzG1、可實現(xiàn)性問題、可實現(xiàn)性問題第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計1)(1)()(1)()()(22111*2*1120111) 1(22111*2*221111MMMLMLL

9、LLLMMMMzmzmzmzggzmzmzmzmzmzzmzmzmzggzmzmzmzHzGzHzD將上式帶入，有將上式帶入，有為避免未來時刻出現(xiàn)偏差，必須為避免未來時刻出現(xiàn)偏差，必須有有021Lmmm第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計 當(dāng)廣義對象含有純滯后環(huán)節(jié)時，為了使所設(shè)計的當(dāng)廣義對象含有純滯后環(huán)節(jié)時，為了使所設(shè)計的D(z)可以實現(xiàn)，可以實現(xiàn)，該純滯后環(huán)節(jié)應(yīng)保留在期望閉環(huán)系統(tǒng)該純滯后環(huán)節(jié)應(yīng)保留在期望閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)中脈沖傳遞函數(shù)中，式中，式中q由由R(z)中的中的M值所唯一確定。值所唯一確定。即能使即能使D(z)實現(xiàn)的期望閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)實現(xiàn)的期望閉環(huán)系統(tǒng)脈

10、沖傳遞函數(shù)H(z)為為LqqqLqLLLLLzzmzmzmzmzmzmzH)()(*2*21*12211qqzmzmzmH*2*21*11其中，例題例題5-2 P156第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計2、穩(wěn)定性問題、穩(wěn)定性問題 如果如果G(z)的所有零、極點都在單位圓內(nèi)以及不包含的所有零、極點都在單位圓內(nèi)以及不包含純遲后純遲后(z -L)，那么，那么D(z)可按照上式設(shè)計；可按照上式設(shè)計； 當(dāng)不滿足上述條件時，若直接按照上式設(shè)計，當(dāng)不滿足上述條件時，若直接按照上式設(shè)計，D(z)會因為極點中包含會因為極點中包含G(z)單位圓上或圓外的零點而不穩(wěn)單位圓上或圓外的零點而不穩(wěn)

11、定，或因為含超前因子無法實現(xiàn)，此時，為保證定，或因為含超前因子無法實現(xiàn)，此時，為保證D(z)的穩(wěn)定性和可實現(xiàn)性，需對的穩(wěn)定性和可實現(xiàn)性，需對H(z)進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行調(diào)整。(z)( )(z)1(z)HD zGH第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計可見閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)具有可見閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)具有M重重z=0的極點是穩(wěn)定的。的極點是穩(wěn)定的。MMMzmzmzmzzH22111)1 (1)(z)( ) (z)1(z)HD z GH重新調(diào)整重新調(diào)整H(z)，也應(yīng)該首先保證系統(tǒng)穩(wěn)定，即，也應(yīng)該首先保證系統(tǒng)穩(wěn)定，即H(z)不不能包含能包含G(z)的不穩(wěn)定極點，因此的不穩(wěn)定極點，因此G(z)

12、的不穩(wěn)定極點只的不穩(wěn)定極點只能包含在能包含在1-H(z)中，那么中，那么G(z)不穩(wěn)定的零點和純遲延不穩(wěn)定的零點和純遲延可保留在可保留在H(z)中。中。G(z)的不穩(wěn)定極點的不穩(wěn)定極點 在在1-H(z)中；中；G(z)不穩(wěn)定的零點和純遲延不穩(wěn)定的零點和純遲延 在在H(z)中。中。第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計式中式中zj和和pj分別單位圓外或單位圓上的零、極點，分別單位圓外或單位圓上的零、極點，z -L為廣義對象純滯后環(huán)節(jié)。為廣義對象純滯后環(huán)節(jié)。 表表5-1所列最少拍設(shè)計的期望閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函所列最少拍設(shè)計的期望閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)數(shù)H(z)的所有極點都在的所有極

13、點都在z=0位置，表明對典型輸入的系位置，表明對典型輸入的系統(tǒng)響應(yīng)輸出序列是穩(wěn)定的，但并不意味著工業(yè)對象在統(tǒng)響應(yīng)輸出序列是穩(wěn)定的，但并不意味著工業(yè)對象在采樣時刻之間的輸出也是穩(wěn)定的。設(shè)廣義采樣時刻之間的輸出也是穩(wěn)定的。設(shè)廣義G(z)形如形如njjsjLjnjjqiikisjLjizpzzzzGzpzpzzzzzzG111) 1(11111111) 1(11)1 ()1 ()()1 ()1 ()1 ()1 ()(第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計G(z)不穩(wěn)定的零、極點也包含在不穩(wěn)定的零、極點也包含在D(z)中時，中時，D(z)的輸出的輸出是發(fā)散的。因為在是發(fā)散的。因為在

14、G(z)和和D(z)零、極點對消的條件下，零、極點對消的條件下，最少拍設(shè)計雖然可以使系統(tǒng)的誤差序列在經(jīng)歷最少拍最少拍設(shè)計雖然可以使系統(tǒng)的誤差序列在經(jīng)歷最少拍后為零，即采樣時刻準(zhǔn)確跟蹤給出輸出，但不意味在后為零，即采樣時刻準(zhǔn)確跟蹤給出輸出，但不意味在采樣時刻之間輸出也能準(zhǔn)確跟蹤輸入值。采樣時刻之間輸出也能準(zhǔn)確跟蹤輸入值。則有則有)(1 )1 ()1 ()()1 ()1 ()(1111)1(1111zHzzzzzzHzpzpzDsjjkiiLnjjqii第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計 D(z)中不能包含中不能包含G(z)不穩(wěn)定的零、極點，則用不穩(wěn)定的零、極點，則用H(z

15、)和和1- H(z)中的零、極點抵消中的零、極點抵消njttMjsjppjLzfffzzpzHzmzmzmzzzzH11011122111)()1)(1 ()(1)(1 ()(M典型輸入信號分母階數(shù)；典型輸入信號分母階數(shù)； L滯后因子的個數(shù)；滯后因子的個數(shù)；n為為G單位圓上單位圓上(不包括不包括z=1)和單位圓外的極點和單位圓外的極點pj 數(shù)目數(shù)目,s不穩(wěn)定的零點。不穩(wěn)定的零點。p = M+n，t = s+ L0) 1 ( ) 1 () 1 ( , 1)(, 1) 1 (HHHpHHj例題例題 5-3 P157第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計二、最少拍系統(tǒng)的局限二、最

16、少拍系統(tǒng)的局限 最少拍設(shè)計最少拍設(shè)計D(z)易實現(xiàn)，但難以在計算機(jī)控制系易實現(xiàn)，但難以在計算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。局限性表現(xiàn)為統(tǒng)中的應(yīng)用。局限性表現(xiàn)為 對輸入信號類型的適應(yīng)性差；對輸入信號類型的適應(yīng)性差；2. 對系統(tǒng)參數(shù)變化敏感；對系統(tǒng)參數(shù)變化敏感；3. 控制作用易超出允許的控制范圍?？刂谱饔靡壮鲈试S的控制范圍。例題例題 5-4 P158 結(jié)論：在給定控制對象或廣義對象條件下，最少結(jié)論：在給定控制對象或廣義對象條件下，最少拍設(shè)計唯一要慎重選擇參數(shù)是采樣周期拍設(shè)計唯一要慎重選擇參數(shù)是采樣周期T，經(jīng)驗為：，經(jīng)驗為：(T/Tm)(1/16)，其中，其中Tm為控制對象的慣性時間常數(shù)。為控制對象的慣性時

17、間常數(shù)。第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計三、最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計三、最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計 分析例分析例5-4，在給定某一典型輸入函數(shù)下，系統(tǒng)響，在給定某一典型輸入函數(shù)下，系統(tǒng)響應(yīng)輸出有紋波，是由應(yīng)輸出有紋波，是由u(z)控制序列幅值波動引起，控制序列幅值波動引起， 即即u(z)不恒定，必將引起輸出波動，且非零的控制拍數(shù)不恒定，必將引起輸出波動，且非零的控制拍數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最小拍設(shè)計的拍數(shù)。也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最小拍設(shè)計的拍數(shù)。 消除紋波的有效方法是使控制器的輸出在有限個消除紋波的有效方法是使控制器的輸出在有限個采樣周期之后不再波動，即為零或常數(shù)。因：采樣周期之后不再波動，即為

18、零或常數(shù)。因：)()(1)()()()(zRzHzDzEzDzu若使：若使：第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計為為(z-1)的有限項多項式，便可保證在有限個采樣周期的有限項多項式，便可保證在有限個采樣周期后，控制器輸出序列恒定。又因為：后，控制器輸出序列恒定。又因為：12012( )1( ).nnD zH zpp zp zp z)1 ()1 ()()()()(1)(11zzzpzHzGzHzHzDij可見只有可見只有H(z)包括包括G(z)的全部零點，才能滿足上述的全部零點，才能滿足上述多項式。因此得：多項式。因此得：第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬

19、化設(shè)計njttMjppsjjkiiLnjjqiikisjLjizfzffzzpzHzmzmzmzzzzzzHzpzpzzzzzzG11101122111111111111)1(11)()1)(1 ()(1)( )1 ()1 ()()1 ()1 ()1 ()1 ()(M典型輸入信號分母階數(shù)；典型輸入信號分母階數(shù)； L滯后因子的個數(shù)；滯后因子的個數(shù)；k+s為為G(z) 的所有零點的所有零點;n為為G單位圓上單位圓上(不包括不包括z=1)和單位圓外的極點和單位圓外的極點pj 數(shù)目；數(shù)目；p = M+n，t = s+k+ L例題例題 5-5 P161第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬

20、化設(shè)計四、非最少有限拍系統(tǒng)的設(shè)計四、非最少有限拍系統(tǒng)的設(shè)計 期望閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)期望閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)H(z)中的中的m1確定了控確定了控制序列初值的大小。在選擇制序列初值的大小。在選擇H(z)時認(rèn)為的將其階次提時認(rèn)為的將其階次提高高1-2階，由于待定系數(shù)的增加，使得我們可以通過選階，由于待定系數(shù)的增加，使得我們可以通過選擇擇m1的值來設(shè)定控制序列的初值。的值來設(shè)定控制序列的初值。MMzmzmzmzH2211)(例題例題 5-6 P162例題例題 5-7 P163第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計第四節(jié)第四節(jié) 達(dá)林算法達(dá)林算法 工業(yè)生產(chǎn)過程，由于對象模型不精確性及

21、其參數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程，由于對象模型不精確性及其參數(shù)隨時間漂移，要求控制系統(tǒng)的輸出在最少拍到達(dá)穩(wěn)態(tài)隨時間漂移，要求控制系統(tǒng)的輸出在最少拍到達(dá)穩(wěn)態(tài)的設(shè)計不但不能達(dá)到預(yù)期效果，還會產(chǎn)生超調(diào)或振蕩的設(shè)計不但不能達(dá)到預(yù)期效果，還會產(chǎn)生超調(diào)或振蕩。尤其對象的純延遲特性導(dǎo)致控制系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。尤其對象的純延遲特性導(dǎo)致控制系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。 在控制系統(tǒng)設(shè)計中，純滯后往往是影響系統(tǒng)動態(tài)在控制系統(tǒng)設(shè)計中，純滯后往往是影響系統(tǒng)動態(tài)特性的不利因素，這種系統(tǒng)如果控制器設(shè)計不當(dāng)，常特性的不利因素，這種系統(tǒng)如果控制器設(shè)計不當(dāng)，常常會引起系統(tǒng)產(chǎn)生大的超調(diào)或振蕩。常會引起系統(tǒng)產(chǎn)生大的超調(diào)或振蕩。 對這類系統(tǒng)的控制要求，快速性是次要

22、的，而主對這類系統(tǒng)的控制要求，快速性是次要的，而主要要求系統(tǒng)沒有超調(diào)或很少的超調(diào)。要要求系統(tǒng)沒有超調(diào)或很少的超調(diào)。第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計一、大林算法的提法和形式一、大林算法的提法和形式 達(dá)林（達(dá)林（Dahlin）算法就是一種專門針對工業(yè)生）算法就是一種專門針對工業(yè)生產(chǎn)過程中含有純滯后控制對象的直接數(shù)字設(shè)計算法。產(chǎn)過程中含有純滯后控制對象的直接數(shù)字設(shè)計算法。 對象：對于具有純延時特性的一階或二階慣性對象：對于具有純延時特性的一階或二階慣性環(huán)節(jié)工業(yè)對象環(huán)節(jié)工業(yè)對象 目標(biāo)：設(shè)計一個數(shù)字調(diào)節(jié)器，使得整個系統(tǒng)的目標(biāo)：設(shè)計一個數(shù)字調(diào)節(jié)器，使得整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H

23、(z)為具有純延時特性的一階慣性環(huán)節(jié)。為具有純延時特性的一階慣性環(huán)節(jié)。第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計被控對象為帶純滯后的一階或者二階慣性環(huán)節(jié)被控對象為帶純滯后的一階或者二階慣性環(huán)節(jié)LTsTsTKesGsTKesGss,) 1)(1()(,1)(21010設(shè)計設(shè)計D(Z)，使系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為具有純時延特，使系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為具有純時延特性的一階慣性環(huán)節(jié)，其中純滯后時間與被控過程的性的一階慣性環(huán)節(jié)，其中純滯后時間與被控過程的純滯后時間相等或者近似相等。即期望為：純滯后時間相等或者近似相等。即期望為：smesTsH11)(其中，其中，T采樣周期，采樣周期，T1 、T

24、2控制對象時間常數(shù)，控制對象時間常數(shù)，Tm閉環(huán)系統(tǒng)時間常數(shù)。閉環(huán)系統(tǒng)時間常數(shù)。第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計由于大林算法主要用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)，輸入信號一般為階由于大林算法主要用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)，輸入信號一般為階躍信號，對閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行離散化處理時，可采用階躍躍信號，對閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行離散化處理時，可采用階躍響應(yīng)不變法，即按照零階保持器進(jìn)行離散化。則閉環(huán)響應(yīng)不變法，即按照零階保持器進(jìn)行離散化。則閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)：脈沖傳遞函數(shù)：則數(shù)字控制器的傳遞函數(shù)為：則數(shù)字控制器的傳遞函數(shù)為：mmTTTTLhezezsHsGZzH/1/11)1 ()()()()1 (1 )1 ()(1)(1)()(

25、)(/1/1/1mmmTTLTTTTLezezezzGzHzGzHzD第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計1. 被控對象為帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)脈沖傳遞函數(shù)被控對象為帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)脈沖傳遞函數(shù)帶入上式帶入上式11/1101111)()()(TTLTTLLTsTshezeKzsTKeseZsGsGZzG)1 (1)1 ()1)(1 ()(1)()()(/1/1/111mmmTTLTTTTTTTTezezeKeezzHzGzHzD第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計2. 被控對象為帶純滯后的二階慣性環(huán)節(jié)被控對象為帶純滯后的二階慣性環(huán)節(jié)其中其中得數(shù)

26、字控制器得數(shù)字控制器)1)(1 () 1)(1(1)(21/1/1211121TTTTLLTsTsezezCzCKzsTsTKeseZzG12/2/1)(212/2/1112211121,1TTeTeTeCTTeTeTCTTTTTTTTTTT)1 (1)()1)(1)(1 ()(/1/1211/1/121mmmTTLTTTTTTTTezezCzCKeezezzD第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計例例1：對被控對象：對被控對象 ，采樣保持器，采樣保持器T=1s，求大林算法求大林算法Tm=2s的數(shù)字控制器的數(shù)字控制器D(z)，以及單位階躍，以及單位階躍輸入下的控制量輸出系列

27、、系統(tǒng)輸出序列輸入下的控制量輸出系列、系統(tǒng)輸出序列20(s)(s 1)seGs2131110.368(1 0.718)(s)(s 1)(1)(1 0.368)sseezGZzsszz0.50.607e第二章 計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計二、振鈴現(xiàn)象及其消除方法二、振鈴現(xiàn)象及其消除方法 定義：所謂振鈴現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出定義：所謂振鈴現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出u(k)以以2T大幅度上下擺動，導(dǎo)致采樣點之間存在紋波。大幅度上下擺動，導(dǎo)致采樣點之間存在紋波。振鈴現(xiàn)象對系統(tǒng)的輸出幾乎無影響，但會增加執(zhí)行機(jī)振鈴現(xiàn)象對系統(tǒng)的輸出幾乎無影響，但會增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磨損，并影響多參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。構(gòu)的磨損，并影響多參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 產(chǎn)生振鈴的本質(zhì)原因？產(chǎn)生振鈴的本質(zhì)原因？ 的極點分布分析，必含有單位圓內(nèi)且在