计算机控制技术(最少拍、大林算法习题课专用)PPT课件

。最小纹波控制系统的设计，计算机控制系统的脉冲传递函数，G(z)广义对象的脉冲传递函数。H0零阶保持器：开环脉冲传递函数：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：如果脉冲传递函数已知，可以计算D(z)， (z)，可以计算D(z):已知 e (z)，可以计算d (z):已知 u (z)，可以计算d (z):d (z)必须满足以下条件：得到的D(z)在物理上是可实现的D(z)也必须是稳定的，该数字控制器的设计步骤为：(1)根据被控对象的传递函数，得到系统广义对象的传递函数：(2)求出对应于广义对象的脉冲传递函数G(z):(3)根据控制系统的性能指标及其输入条件，确定整个闭环系统的脉冲传递函数，(4)确定数字控制器的脉冲传递函数d (z) :(5)验证最小拍无纹波系统是否存在纹波；对于纯滞后的惯性环节，这取决于是否有振铃。(6)根据所采用的周期、时间常数等条件，得到相应的系数，并转换成计算机可接受的数据形式。最小拍系统的设计必须满足准确性、快速性、稳定性和物理可实现性的要求。下面讨论最小拍纹波控制系统的设计方法。g(z):g(z)不包括单位圆内外的极点和零点。u:G(z)中单位圆内外的零数。v:G(z)中单位圆内外的极数。当单位圆上和单位圆外都有极点时，选择：当单位圆上和单位圆外都有零点时，选择：2。确定f1 (z)，F2 (z):如果G(z)在单位圆上有j个极点(z=1)，则：m=u d，n=vj q，m=u d，n=v，最小拍控制器的设计过程：按R(z)、g (z)、v、u、d、j、q、m、n、f1 (z)、F2 (z)、 e (z) (z)、F11、f21、 (z)=1- e (z)、u (z)、y (z)、e (z)、v=2(圆上的外极数)u=1。(圆的外零点数)d=0，(z-1重数)j=1，(单位圆上的极点数)q=2，(1-z-1)r中q(z)jq，m=u d=1，n=vj q=3，离散控制系统如图所示，被控对象为Gc(s)，采用零阶保持器，采样周期T=1s，设计了输入信号为单位速度信号时的最小拍纹波控制器。离散控制系统如图所示。受控对象为Gc(s)，采用零阶保持器。采样周期T=0.5s。设计了输入信号为单位阶跃信号时纹波最小的控制器。离散控制系统如图所示。受控对象为Gc(s)，采用零阶保持器。采样周期T=0.1s。设计了当输入信号为单位阶跃信号时拍纹波最小的控制器。在控制系统的设计中，纯滞后往往是影响系统动态特性的不利因素。如果这种系统的控制器设计不当，往往会造成大的超调或振荡。大林算法是针对工业生产中纯滞后控制对象的直接数字设计算法。大林算法和大林算法的设计目标是设计一个数字控制器，使系统的闭环传递函数为一阶纯滞后惯性环节，要求闭环系统的纯滞后时间等于被控对象的滞后时间，即期望闭环传递函数为：采用大林算法的闭环传递函数为：零阶保持器，采样周期为t，系统的闭环传递函数为：传递函数为；当被控对象是纯滞后的一阶惯性环节时，代入D(z)，得到：当被控对象是纯滞后的二阶惯性环节时。代入D(z)，得到：大林算法，已知被控对象的传递函数是：期望闭环传递函数的惯性时间常数，试着根据大林算法找到数字控制器D(z)。根据达林算法，已知被控对象的传递函数为：期望闭环传递函数的惯性时间常数解：系统的广义目标脉冲传递函数为：，根据大林算法：闭环传递函数的惯性时间常数是预期的，因此，系统的闭环脉冲传递函数为：大林算法，数字控制器D(z)单位阶跃输入下闭环系统的输出为：控制量的输出为：可见，控制量表现出大幅度衰减振荡。大林算法，振铃现象的规律：距离z=-1越近，振铃现象越严重；-单位圆中右半平面的零点会加剧振铃现象；-单位圆中右半平面的极点将减少振铃。消除振铃现象：方法：在D(z)中找出引起振铃的因素(在极点附近z=-1)，使z=1。对于前面的例子，z=-0.718是接近z=-1的极点，这是振铃的主要原因。设因子(1 0.718z-1)中的z=1，新的D(z)是：因此，Dalin算法，例如，采样周期T=0.5s，被控对象的惯性时间常数T=0.5s，并尝试用达林算法设计D(z)的数字控制器。以达林算法为例：对于被控对象，采样周期T=0.5s，惯性时间常数T=0.5s，尝试用达林算法设计D(z)的数字控制器。解：系统的广义目标脉冲传递函数为：根据大林算法，如果T=0.5s，那么：因为t=0.5s，t=0.5s，N=2，因此：大林算法，数字