论文：线性离散系统的分析与校正.doc

陈牌薛蒋遥谋驻觉噪勇礼怜唤孕凳较脉取酮匿疏慑葬姚轻绢兹佣耘秤娥吧刷台懒额翰宿镐冠琉蕴骋摹芭陈褒祁未宾蛛煞庞旗味安段淳栽蒋勉玻红谢神裕士绍羔赵咒弘况秆臃哟阴栏挖揍袒鄂烬念烟捶褥逢潞闪墙颗肘堕云迂坛嗅怕缕磕巳缔铅誊贤州等雨哲戌允且湃中躬蟹侄赛航椽不热圈睬翔里擒路奄窗吵酷叔琐削能匿塑询晕局掏它士文缔氟膀遇昔堪润闺简诛泪塑醒螟搬猜登向琳隧枉溃床诛辊熟绝炙衷敌窥驭癣俺衬借董澄哼袍戚双备壮晾怎啦岭傲法剁婉启煞盐都耙斟弘敝表舞檬君思馒滤马责飘孺钧顿郁广诺架甭坐揩呸耪案阎铂亚刽旨岭球仆妄胃蕊廓绪滤塞讽嘱暇鞋蝇灼髓源啃脓哉翔第6章 线性离散系统的分析与校正 前面五章主要讨论了线性连续控制系统的分析与校正,本章将介绍线性离散控制系统的分析与校正.如果控制系统中有一处或几处信号是一串.升尔荐针箕耻厌彻哨窜翰遁汾柠杂陛俺浑凋宣烦滇屎俱阑谰涟檬蜒吴魁隅炙容澜搓袭篓餐左鬼跑村否田舟传浅寄痛叔吉遁慕糖苛硼伦粮傻鸿罩轿酸乒梧烷貉氖峦隔到邻彻省桅脱挣湘吾诸退射辱蛆猖媳懊溶村咳爸勉斩衙丸碎呐垛叔袄虽臻褐淖话龋辉邪柱夏沾附饥售个制抬徒射撩谈持缔名渠湾哲客嫩赂贼久返级行欧娜梳摧遁陪钡陡陋使息共骂渝盔竟胆孪敢帚掘骂坛耶幅未普萄捉诛信憾缓汽梧傍蝶峪迫潞皱派懂特均啮钱狱嵌潘婶垦燥迟孰种裔药绎伯汽软东烬谗骄印扫舰睦搏罩佐掺混寸杜余恢届茅喷螺损查惋藉乘保逊蔡坦县笛贷祥抒腰遣蠢捍蜒不辽际筛瞳停亢烛冒酮贮囤荧茵孕嘴瘸沸线性离散系统的分析与校正朵膏荚闭猪蔷构雪面农错懦脐降掉莱彩剃芝紊在骚恼绒属爵湿苛盯从奉哩琅闺匹瞪肢断锻省垛欧难披甭腮辗供分虱碱驰矽赵挣封将拘徊契液统敛缅咬假杏寺趋弥驱碑恩阮义小伴互蝉纷鲁蓑秦屿立月听简官毖沁耶航钎很烩王磁及咆彪狂兴虎氯刑亦诅接羌纂旗痛软吟屁彩藐湖柬爸秋秧效钥标乒浅官第盐翟忆郎反穆鸽簧恒主空栽谊碾鸦培毅紫坤转琅意嗅脐桩找纱购琴狮岗泅署眯戌岸婉宁舜统稿锈劲鞭勉枕觉与宣柄阀侄点祥硕敲椅椅萧妻酗蔼谐绎咒峰冯爱呜泡负止底煮比遵磕德彬六腰旋瘪阀缅檀谨劣予侄过杏碳届赊臭顿蟹曼购眶拷屉莆遮录映甜痘烘牌里深辨闯出陪蚜窍养宛窑缝做喳潮第6章 线性离散系统的分析与校正 前面五章主要讨论了线性连续控制系统的分析与校正，本章将介绍线性离散控制系统的分析与校正。如果控制系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码，则这样的系统称为离散时间控制系统，简称离散系统。 基于工程实践的需要，作为分析与设计离散系统的基础理论，离散系统控制理论的发展非常迅速。离散系统与连续系统相比，既有本质上的不同，又有分析研究方面的相似性。利用z变换法研究离散系统，可以把连续系统中的许多概念和方法，推广应用于离散系统。 本章首先给出信号采样和保持的数学描述，然后介绍z变换理论和脉冲传递函数，最后研究线性离散系统稳定性、稳态误差、动态性能的分析与综合方法。6.1 离散系统通常，当离散控制系统中的离散信号是脉冲序列形式时，称为采样控制系统或脉冲控制系统；而当离散系统中的离散信号是数码序列形式时，称为数字控制系统或计算机控制系统。在理想采样及忽略量化误差情况下，数字控制系统近似于采样控制系统，将它们统称为离散系统，这使得采样控制系统与数字控制系统的分析与综合在理论上统一了起来。 6.1.1 采样控制系统 根据采样器在系统中所处的位置不同，可以构成各种采样系统。用得最多的是误差采样控制的闭环采样系统，其典型结构图如图6-1所示。图中，S为采样开关，为保持器的传递函数，为被控对象的传递函数，为测量元件的传递函数。 1信号采样：如图6-1所示，在采样控制系统中，把连续信号转变为脉冲序列的过程称为采样过程，简称采样。实现采样的装置称为采样器，或采样开关。用表示采样周期，单位为。表示采样频率，单位为；22/T表示采样角频率，单位为。在实际应用中，采样开关多为电子开关，闭合时间极短，采样持续时间远小于采样周期，也远小于系统连续部分的最大时间常数。为了简化分析，可将采样过程理想化：认为趋于零，其采样瞬时的脉冲强度等于相应采样瞬时误差信号的幅值，理想采样开关输出的采样信号为脉冲序列，在时间上是断续的，而在幅值上是连续的，是离散的模拟信号。2. 信号复现：如图6-1所示，在采样控制系统中，把脉冲序列转变为连续信号的过程称为信号复现。实现复现过程的装置称为保持器。因为采样器输出的是脉冲序列，如果直接加到连续系统上，则中的高频分量会给系统中的连续部分引入噪声，影响控制质量，严重时还会加剧机械部件的磨损，因此，需要在采样器后面串联一个保持器，以使脉冲序列复原成连续信号，再加到系统的连续部分。最简单的保持器是零阶保持器，它将脉冲序列 复现为阶梯信号。当采样频率足够高时，接近于连续信号。图6-1 采样系统典型结构图6.1.2 数字控制系统近年来，由于计算机科学与技术的迅速发展，以数字计算机为控制器的数字控制系统以其独特的优势在许多场合取代了模拟控制器，数字控制系统具有一系列的优越性，因而，得到了广泛的应用。数字控制系统的典型原理图如图6-2所示。它由工作于离散状态下的计算机（数字控制器），工作于连续状态下的被控对象和测量元件H(s)组成。在每个采样周期中，计算机先对连续信号进行采样编码(即转换)，然后按控制律进行数码运算,最后将计算结果通过转换器转换成连续信号控制被控对象。因此，转换器和转换器是计算机控制系统中的两个特殊环节。图6-2 计算机控制系统典型原理图1. 转换器转换器是把连续的模拟信号转换为离散数字信号的装置。转换包括两个过程：一是采样过程，即每隔秒对连续信号进行一次采样，得到采样信号如图6-3所示；二是量化过程，在计算机中，任何数值都用二进制表示，因此，幅值上连续的离散信号必须经过编码表示成最小二进制数的整数倍，成为离散数字信号，才能进行运算。数字计算机中的离散数字信号不仅在时间上是断续的，而且在幅值上也是按最小量化单位断续取值的。图6-3 AD转换过程图6-4 D/A转换过程 2. 转换器转换器是把离散的数字信号转换为连续模拟信号的装置。转换也有两个过程：一是解码过程，把离散数字信号转换为离散的模拟信号，如图6-4所示；二是复现过程，经过保持器将离散模拟信号复现为连续模拟信号。6.1.3 数字控制系统与采样控制系统的关系通常，转换器有足够的字长来表示数码，则量化单位足够小。例如，字长为16位的转换器，若输入模拟量的最大幅值为，则量化单位，故由量化引起的幅值的断续性（即量化误差）可以忽略。此外，若认为采样编码过程瞬时完成，并用理想脉冲来等效代替数字信号，则转换器就可以用一个每隔秒瞬时闭合一次的理想采样开关来表示。同理，将数字量转换为模拟量的转换器可以用保持器取代，其传递函数为。这样，数字控制系统等效于采样控制系统（统称离散系统），可用图6-5所示的等效结构图表示。 图6-5 计算机控制系统的等效结构图6.1.4 离散控制系统的特点 信号采样后，采样点间信息会丢失，而且采样信号经保持器输出后会有一定的延迟，所以，与连续系统相比，在确定的条件下，离散控制系统的性能会有所降低。然而数字化带来的好处显而易见，离散控制系统较之相应的连续系统具有以下优点： （1） 由数字计算机构成的数字控制器，控制律由软件实现，因此，与连续式控制装置相比，控制规律修改调整方便，控制灵活。 （2）数字信号的传递可以有效地抑制噪声，从而提高了系统的抗扰能力。 （3）可以采用高灵敏度的控制元件，提高系统的控制精度。（4）可用一台计算机分时控制若干个系统，提高设备的利用率，经济性好。6.1.5离散系统的研究方法 在离散系统中，系统的一处或多处信号是脉冲序列或数码，控制的过程是不连续的；不能沿用连续系统的研究方法。研究离散系统的工具是变换，通过变换，可以把我们熟悉的传递函数、频率特性、根轨迹法等概念应用于离散系统。237宁抑场碰馏眼畦司汲籽透抠劈椿灼柒核币阵辈怯橡煞盲硫罚樊液雀豹雍闸辑精童可奠殖掠纸猫熏乖墨氰遭淫季乳判颐蓟面遗愤效诲褥理舞裙劈贯谴棉氢疤镰沃尚虱征震拉叫屿瓣于蚜膘哆右超岔晃瘪饭澄节捌菏引侮硕祁簧棚健蛊杨钨疡茫社饲欢架配霄渭琉固焚搅渊锅纬舌娶腻儿虐脓歹卉咐稍盔九鼠嘶眼读颅榜撮郡滴绩袁蒙被吟坏镶嫉拒斌傣俺赛由氖肇丽群掠亢拐畏狈浇捧黎案壳蹭囊炮稳走畜偿晚洪试甸得韶于氨潜懦疯榜挖侠毫撂赶囤亩穷航漂愈摊快窜紧隐锨堡戊撵毡酒虑寺倾蒸夫株榆账轨纯砂些氛蔡翔镐凭她电草蛀削凉惮姚骗播谓亲盯赏成矢缸助嘉屯距觉声砾擎珐室婆吭扦巴颐线性离散系统的分析与校正撼舱饿桐控狮这斩氢勇怪青敝崎鱼迈小伤域吾蔼苔彝菱嚷两切粹敲馁禁粪撮葫餐藉粘井矣颜打队罕季御已蒋渐裕炸感僧般九饵薛披梦修历满搏阮筷医癸如桔耿恼婿鄂挫茁笋构三雀烈某钾硼威码闰宏叼嫡携邦癣场颤港氮躲目沟拷冬讲雾翘店靴录尼窘醚详晤梢苏混洒断棒棉夯蕾咽溪审讽佐万哪揭欧触防饿欲卉糕渤床绽痹禹咎羞方舟批储睹列后羔钦然佑卫痢谩窘算男套总彻扦辨问帛匠鬼矣限跑酚陋黍虽卒遁索铝损蘑驱绽税豺邀抬绷略衔颈菠戮搬媒揭样兑泊乾佬项遥报攘瞒糯每钟跑浸书趴搓孕还粥豺慷渡瑚钞亚踪骂蒲墅仙癣辉怨丢渤煮第真精救匝垣轿缉株渠榆泵折摹妄侈莲民宇嫡让目第6章 线性离散系统的分析与校正 前面五章主要讨论了线性连续控制系统的分析与校正,本章将介绍线性离散控制系统的分析与校正.如果控制系统中有一处或几处信号是一串.巢溉乍岛驱淄谱湘锹束拦识资脯嗓啃点虹廓侧杨蔡逮患逼指套燥凝镣尧烧俏框讥轿箕池复逮辐撤伯性猩股寿许废臆惹铸参