您所在位置：网站首页 > 高等教育 > 大学课件微型计算机控制技术教学课件 ppt 作者赖寿宏华中理工大学主编微型计算机控制技术4

微型计算机控制技术教学课件 ppt 作者赖寿宏华中理工大学主编微型计算机控制技术4

29页

卖家[上传人]：E****

文档编号：89497365

上传时间：2019-05-25

文档格式：PPT

文档大小：5.12MB

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

10 金贝

/ 29 举报版权申诉马上下载

文本预览

下载提示

常见问题

1、第四章数字控制器的直接设计,第一节最少拍无差系统的设计,第二节最少拍无波纹系统的设计,第三节 W变换法设计,第四章数字控制器的直接设计,下面阐述直接设计法的基本原理和设计步骤：,系统设计的目标，是要设计一个数字控制的脉冲传递函数,，利用它来,控制被控制对象，达到期望的性能指标。由上一表达式可得：,4）由确定控制算法并编制程序。,最少拍无差系统，是指在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳态无静差的系统。其闭环z传递函数具有如下形式：,第一节最少拍无差系统的设计,对最少拍控制系统设计的具体要求如下：,1准确性要求,对典型的参考输入信号，在到达稳态后，系统在采样点的输出值能准确跟踪输入信号，不存在静差。,2快速性要求,在各种使系统在有限拍内到达稳态的设计中，系统准确跟踪输入信号所需的采样周期数应为最少。,3稳定性要求,下面，具体讨论最少拍无差系统的设计及其特点。,一、典型输人下最少拍系统的设计方法,（1）,根据准确性要求，系统无稳态误差，而,（2）,又根据终值定理，有,（3）,对于时间t为幂函数的典型输入函数,（4）,其z变换的一般形式为,（5）,（6）,（7

2、）,根据快速性要求，即，使系统的稳态误差尽快为零，故必然有,所以，对于典型的输入来说，有,（8）,（9）,1.单位阶跃输入,由式（8）、（9）有,（10）,（11）,即,（12）,说明系统只需一拍，输出就能跟随输入。此时,（13）,用长除法可得,输出序列如下图（a）所示。,将（10）、（11）代人上图有,（14）,2.单位速度输入,由式（8）、（9），有：,（15）,即,说明系统只需要两拍，在采样点上偏差即为零，输出就跟随输入。此时，输出为,（18）,输出序列如右图（b）所示,将式（15）、（16）代入式（a）有,（19）,3.单位加速度输入,由式（8）、（9），有：,（20）,（21）,（22）,即,说明系统的过渡过程共需三拍，此时，输出为,（23）,（24）,二、最少拍控制器的可实现性和稳定性要求,（一）物理上的可实现性要求,(二)稳定性要求,的一般表达式为,在最少拍系统中，不但要保证输出量在采样点上的稳定，而且要保证控制变量收敛，方能使闭环系统在物理上真正稳定。,三、最少拍快速有波纹系统设计的一般方法,设广义对象的脉冲传递函数为,当典型输入分别为阶跃、单位速度、单位加速度输入时

3、，q分别取值1，2，3。,V为,四、最少拍控制系统的局限性,（1）系统的适应性差,最少拍控制器的的设计是根据某类典型输入信号设计的，对其他类型的输入信号不一定是最少拍，甚至会产生很大的超调和静差。,（3）控制作用易超出限定范围,（4）在采样点之间有波纹最少怕设计只在采样点上保证稳态误差为零。,（2）对参数变化的灵敏度大,当系统的结构和参数发生变化时，系统的性能指标将受到严重影响。,因为当采样周期很小时，往往对系统的控制作用的要求超出限定范围，而控制结构实际所能提供的作用是在一定范围内的，,基于以上这些原因，最少拍控制在工程上的应用受到一定的限制，必须加以改进和完善。,所以，当时间很小时，实际的控制情况与理论设备性能和系统总体要求的限制。因此，在最少拍设计时，必须合理选择采样周期的大小。,第二节最少拍无波纹系统的设计,在上述最少拍系统设计中，实际上只能保证系统在采样点上的稳态误差为零，而在采样点之间的输出响应可能是波动的，这种波动通常称为“波纹”。波纹不仅造成采样点之间存在有偏差，而且消耗功率，浪费能量，增加机械磨损。,最少拍无波纹设计的要求是，系统在典型的输入作用下，经过尽可能

4、少的采样周期以后达到稳态，且输出在采样点之间没有波纹。,一、波纹产生的原因及设计要求,系统输出在采样点之间存在着波纹，是由控制量输出序列的波动引起的。其根源在于控制变量的z变换有非零的极点，,最少拍无波纹系统的设计要求是，除了满足最少有波纹系统的一切设计要求以外，还须使得包含所有的零点。,二、设计无波纹系统的必要条件,针对特定输入函数来设计无波纹系统，其必要条件是被控对象中必须含有无波纹系统所必需的积分环节数。,三、最少拍无波纹系统的一般确定方法,最少拍无波纹系统设计的必要条件是：被控对象中含有无波纹系统所必需是积分环节数。它不仅要满足有波纹系统的性能要求及全部约束条件，而且必需使的零点包括所有的零点。,第三节 W变换法设计,一、数字控制器的频率特性,设一阶校正器的传递函数D（W）的一般形式为,1.相位超前校正器如下图,2.相位滞后校正器,右图为相位滞后校正器,二、W变换法的设计步骤,1）根据给定的被控对象传递函数，求出包含零阶保持器在内的广义对象的脉冲传递函数。,2）选取采样周期T，进行W变换,3）令W=jv，作的伯德图，用与连接系统相同的方法，根据相位裕度和幅值裕度的要求进行补偿校正，设计出D（w）。,5）将变换成计算机数学算法，检验系统的性能指标，作必要的再修正。,4）将D（W）换成变z平面的脉冲传递函数即,第四节纯带后对象的控制算法大林算法,纯带后对象的控制算法大林算法如下：,设连续系统中，被控对象具有一阶或二阶性环节，即,或,式中，为纯带后时间，T1、T2为时间常数，K为放大系数。为简单起见，设 =NT，N为正整数，即为采样周期的整数倍。,一、大林算法的设计原则,大林算法的设计准则是，以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为具有时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。,此时，系统的闭环传递函数为,系统的闭环脉冲传递函数为,因此，数字控制器的传递函数为,（1）,1）当被控对象为带纯带后的一阶惯性环节时,2）当被控对象为带纯带后的二阶惯性环节时,（2）,其中,将（2）代入式（1），得,

《微型计算机控制技术教学课件 ppt 作者赖寿宏华中理工大学主编微型计算机控制技术4》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机控制技术教学课件 ppt 作者赖寿宏华中理工大学主编微型计算机控制技术4》请在金锄头文库上搜索。

点击阅读更多内容

TA的资源