计算机控制技术课程讲义讲解教案资料

计算机控制技术课程讲义讲解2计算机控制技术课程讲义4.5脉冲传递函数4.5.1基本概念脉冲传递函数的定义：在零初始条件下，线性定常系统输出采样信号的Z变换Y(z)与输入采样信号的Z变换R(z)之比，称为该系统的脉冲传递函数或Z传递函数，记为G(z),即G(z)y(k)Y(z)r(k)R(z)单输入单输出离散系统方框图3计算机控制技术课程讲义4.5.2脉冲传递函数与差分方程差分方程和脉冲函数是对系统特性的不同的数学描述，虽然形式不同，但本质一样，可互相转换一、离散系统的脉冲传递函数：对上式两边作Z变换，并利用延迟定理，有：4计算机控制技术课程讲义若已知离散系统的脉冲传递函数，同样也可得到相应的差分方程，将上式交叉相乘，则得再对函数Y(z)和R(z)进行Z反变换，得到各自的离散形式y(kT)和r(kT)，而z的负幂表示延迟因子，因此可得到相应的n阶差分方程。5计算机控制技术课程讲义二、连续系统的脉冲传递函数所谓连续系统的脉冲传递函数是指连续系统的输入与输出采样函数Z变换之比，即：在输出端虚设一采样开关，对输出的连续时间信号做假想采样，采样周期与输入端采样开关的周期T相同。G(s)G(z)y*(t)y(t)r(t)r*(t)TT实际采样系统G(Z)等价离散系统R(z)Y(z)6计算机控制技术课程讲义如果已知采样系统的连续传递函数G(s),并且当其输入端加入虚拟开关变为离散系统时，采样系统的脉冲传递函数求解步骤为：1.对连续传递函数G(s)进行拉氏变换，求出脉冲响应函数g(t)=L-1[G(s)]2.求出g(t)的采样函数g*(t)3.对g*(t)进行Z变换，求得该系统的脉冲传递函数G(z)脉冲传递函数还可由G(s)经部分分式法，直接查找Z变换和拉普拉斯变换对应表求得。7计算机控制技术课程讲义例：已知采样系统的连续传递函数为：试求该系统的脉冲传递函数G(z)解：8计算机控制技术课程讲义4.5.3开环脉冲传递函数一、连续系统串联环节方框图G1(s)G2(s)R(s)Y(s)但是，对离散系统而言，串联环节的脉冲传递函数不一定如此，这由各环节之间有无同步采样开关来确定9计算机控制技术课程讲义二、离散系统串联环节1、串联各环节之间有采样器的情况G1(s)脉冲传递函数等于两个环节的脉冲传递函数之积。G2(s)10计算机控制技术课程讲义2、串联各环节之间无采样器的情况G2(s)G1(s)没有采样开关分隔的两个线性环节串联时，其脉冲传递函数为这两个环节的传递函数相乘之积的Z变换。11计算机控制技术课程讲义例设两个环节串联，分别求出中间有采样开关和无采样开关时系统的开环脉冲传递函数。解：两个环节中间有采样开关时两个环节中间无采样开关时12计算机控制技术课程讲义三、有零阶保持器的开环脉冲传递函数零阶保持器的传递函数为Gh(s)=G(s)带有零阶保持器的控制系统方框图采样后经零阶保持器相当于串联环节之间无采样开关的情况13计算机控制技术课程讲义4.5.4采样系统的闭环脉冲传递函数B(z)14计算机控制技术课程讲义闭环脉冲传递函数误差脉冲传递函数对于单位反馈系统闭环脉冲传递函数误差脉冲传递函数15计算机控制技术课程讲义例：已知采样控制系统如下图，求计算系统的闭环脉冲传递函数解：y(t)Y(z)r(t)+—系统开环脉冲传递函数为：16计算机控制技术课程讲义4.6方框图及其分析脉冲传递函数也可用方块图表示，增加一个部件——采样开关4.6.1采样开关位置与脉冲传递函数的关系1、连续输入，连续输出2、连续输入，离散输出3、离散输