第七章线性离散系统的设计和校正ppt课件.ppt

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1、第七章线性离散系统的分析与校正学习目的由于数字技术的迅速发展，特别是计算机技术的发展，数字控制在许多场合取代了模拟控制器，作为分析与设计数字控制系统的理论基础，离散系统控制理论发展也非常迅速。离散控制系统与连续控制系统既有本质上的不同，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到线性离散系统。通过本章学习，使学生建立有关离散控制系统的概念，掌握数字控制中采样和保持这二个信号变换过程及数学描述，了解z变换理论，建立离散系统的数学模型，掌握离散系统的分析和校正方法。学习要点1、采样过程的数学描述和香农采样定理2、信号保持过程－零阶保

2、持器3、z变换理论4、离散系统的数学模型－脉冲传递函数5、离散系统的稳定性与稳态误差6、离散系统的动态分析7、最少拍系统设计教学内容11、离散系统概念2、采样过程分析采样过程数学模型，香农采样定理3、信号保持，零阶保持器4、z变换理论z变换、z反变换、z变换性质5、差分方程6、离散系统的数学模型7、脉冲传递函数教学内容28、离散系统的稳定性与稳态误差s域到z域的映射，离散系统稳定的充分必要条件，离散系统稳定判据，离散系统的稳态误差，系统类别与静态误差系数。9、动态性能分析10、最少拍系统设计11、无纹波最少拍系统设计要求与学时1、掌握采样过程的数学描述2、z变换理论3、脉冲

3、传递函数概念4、离散系统分析稳定性、稳态误差、动态性能5、最少拍系统设计6、教学学时：12学时第七章第一次课1、离散控制系统的概念2、离散系统中的二个特殊部件：采样器和保持器3、采样过程的数学描述：4、采样信号频谱分析：5、香农采样定理：6、零阶保持器：作业题：7－1第七章第二次课1、z变换定义2、z变换方法：级数求和法、部分分式法、查表法3、z变换性质：线性定理、实数位移定理、终值定理4、z反变换：部分分式法、幂级数法、反演法作业题：7－2（1）（3）、7－3（1）、7－4（1）、7－5（1）第七章第三次课1、补充有关差分方程的定义2、差分方程求解：迭代法、用实数位移定理

4、求解3、脉冲传递函数定义4、开环脉冲传递函数5、闭环脉冲传递函数作业题：7－8（1）（3）、7－9、7－10（a）（b）第七章第四次课离散系统的稳定性与稳态误差1、从s域到z域的映射关系等δ线映射等ω线映射等ξ线映射2、离散系统稳定的充分必要条件3、离散系统稳定判据：ω变换后的劳斯判据作业题：7－15（1）（3）、7－16第七章第五次课1、离散系统系统的静态误差系数位置误差系数速度误差系数加速度误差系数3、离散系统动态性能分析第七章第六次课离散系统的数字校正1、数字控制器的脉冲传递函数2、最少拍系统设计3、无纹波最少拍系统设计概念7-1离散系统的基本概念1一、什么是离散系统

5、？如果控制系统中所有信号都是时间变量的函数，一旦函数关系确定后，则全部时间上的函数值都是可确定的，这样的系统称为连续时间系统。如果系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码，这样的系统称为离散时间系统，简称离散系统。7-1离散系统的基本概念2信号在特定的离散瞬时是时间的函数在这区间都是未知的二、离散系统的特点：信号在特定的离散瞬时是时间的函数。离散系统与连续系统相比，既有本质上的不同，又有分析方面的相似性。不同点：连续信号　　离散信号相似点：稳定性　动态过程　稳态误差分析7-1离散系统的基本概念3三、分析方法：对于连续系统，采用时域　复域　频域分析方法，基础是传递函数，拉氏变换

6、。如果直接用连续系统的分析方法来分析离散系统，则会产生所谓的“超越方程”不便于直接求解和分析。对于离散系统分析，是利用Z变换方法处理后，可以把连续系统中的许多概念推广到线性离散系统。7-1离散系统的基本概念4四、采样控制系统和数字控制系统离散控制系统又可以分为采样控制系统和数字控制系统。1、采样控制系统：如果系统中的离散信号是脉冲序列形式的离散信号，称为采样控制系统或脉冲控制系统。2、数字控制系统：如果系统中的离散信号是数字序列形式的离散信号，称为数字控制系统或计算机控制系统。7-1离散系统的基本概念5五、采样控制系统采样控制系统中不仅有模拟部件，还有脉冲部件，通常测量元件

7、、执行元件和被控对像是模拟元件，其输入和输出是连续信号，而控制器中的脉冲元件，其输入和输出为脉冲序列。采样：将模拟信号按一定时间间隔循环进行取值从而得到按时间顺序排列的一串离散信号的过程称为采样。7-1离散系统的基本概念6在信号传递通路中加一个控制开关k，k在规定的时间闭合、断开。当k闭合时，r(t)被接入控制电路，而k断开时，r(t)被切除，则在开关的输出端得到一串幅值为r(t)的脉冲信号，用r*(t)表示。G(s)c*(t)r*(t)kr(t)7-1离散系统的基本概念7采样系统是对来自传感器的连续信号在某些规定