计算机控制系统复习.ppt

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1、1复习重点重点掌握各章节的思想、原理；能够叙述，清晰表达。基本概念：Z变换，闭环离散系统传递函数的计算；闭环系统的R(Z)Y(Z)Gc(Z)E(Z)之间的关系，灵活应用。差分方程的解法；常用定理（超前滞后等）。系统稳定性分析；有限拍系统的设计计算；PID控制的原理；串级控制、前馈控制、纯滞后控制的原理分析。2第一章1计算机输出反馈控制系统的组成、框图画法输入、输出、对象G(S)、控制器、单位反馈（输出反馈）、非单位反馈。G(S)前后开关问题。2控制对象：放大环节、惯性环节、积分环节、纯滞后环节控制通道、扰动通道每个通道由放大系数K、惯性时

2、间常数Tm、积分时间常数Ti纯滞后时间t来表示；3采样定理：采样周期T，采样角频率ωs=2π/T，连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率ωmax，为了使得采样的离散信号y*(t)能够不失真地恢复原来的连续信号，必须正确的选择采样角频率：ωs>=2ωmax。采样定理是为了正确地选择采样周期T。3第一章4模数转换器（A/D）量化单位q，量化误差ε＝q/2例题：0－10000Pa，线性转换为0－5V，物理量与电压值之间的关系式？若要求采样精度为1Pa，A/D转换器的位数是多少？量化误差？4第一章5计算机控制系统的性能及其指标控制系统的性能可用

3、稳定性、稳态指标、动态指标来表征。稳定性（4种可能）：发散振荡、衰减振荡、等幅振荡、非周期衰减动态指标：超调量p=(ym-y)/y、调节时间ts、峰值时间tp、衰减比、振荡次数N；稳态指标：ess=y0-y,6对象特性对控制性能的影响放大系数K（分控制通道和扰动通道）惯性时间常数T（分控制通道和扰动通道）纯滞后时间（分控制通道和扰动通道）5第二章1线性连续系统与线性离散系统的比较连续系统用线性常微分方程描述，离散系统用线性常系数差分方程描述；连续系统传递函数G(S)只与连续环节有关，离散系统传递函数除了与连续环节有关外，还与采样开

4、关有关。2Z变换Z变换定义根据Y(kT)求Y(Z)，习题2.4；根据Y(Z)求Y(kT)，习题2.3;Z变换的性质和定理：线性，超前，滞后，初值，终值。3Z反变换：部分分式法，常除法，留数法p47Z变换对6第二章4Z变换求解差分方程用到超前，滞后定理。步骤：对差分方程作Z变换；利用已知条件代入Z变换式；由Z变换式求出Y(Z);由Y(Z)反变换求y(kT)。例题2.177第二章5Z传递函数又称脉冲传递函数。G(S)=Y(S)/R(S)G(Z)=Y(Z)/R(Z)已知G(S)求G(Z),查表6Z传递函数的性质Z传递函数与差分方程：已知差分方程

5、求系统的Z传递函数，例题2.28已知Z传递函数求差分方程，例题2.29（不要求）开环Z传递函数：串联（3种情况P57），并联闭环Z传递函数：推导过程8第二章7用传递函数来分析离散系统的过渡过程特性Gc(Z)=Y(Z)/R(Z)Y(Z)=Gc(Z)*R(Z)若已知Gc(z),在给定R(Z)的情况下，可求出Y(Z),经过Z反变换，可以求出y(kT)。根据过渡过程曲线y(kT)可以分析系统的动态特性：超调量、调节时间、稳态误差。P61例题2.349第二章8用Z传递函数来分析离散系统的误差特性P62.图2.18误差传递函数Ge(Z)=E(Z)/R

6、(Z)=1－Gc(z)系统的误差除了与系统的结构，环节的参数有关外，还与系统的输入型式有关；系统在各采样时刻kT的误差值，可以由E(Z)展开式的各项系数来确定；可以由e(kT)分析动态特性：超调量，调节时间等。当K->无穷大时，可以求稳态误差ess。若已知E(Z)和R(Z),可以求出e(kT),可以求出Ge(z)和Gc(z)，可以求出Y(Z),可以求出y(kT).10第二章9线性离散系统的稳定性分析S平面与Z平面的映射关系；特征方程的根是否在单位圆内。当无法求解特征方程的根时，可以用劳斯稳定判据。劳斯判据要点：Z-W变换：Z=(1＋W)/

7、(1-W)特征方程的系数符号不相同，不稳定；若符号相同，建立劳斯行列表；。。。11第二章10综合应用类型1：根据离散系统方框图，求系统闭环Z传递函数，得到特征方程，进行稳定性分析。再深入：给定输入信号，求输出响应，求稳态误差，求动态指标。输入信号的型式：单位阶跃、单位速度、单位加速度的型式、表达式。类型2：求临界放大系数K。12第四章离散化设计（有限拍）1有限拍设计思想在给定输入R(Z)的情况下，根据G(Z)求D(Z),使得调节时间最短。在R(Z)一定的情况下（典型输入信号），选择合适的Ge(z)，就可以求出E(Z)，也就是可以求出e(0

8、),e(T),e(2T),…,e(kT),…13第四章有限拍设计典型输入信号型式：单位阶跃、单位速度。可以求出Y(Z)对Y(Z)作反变换，可以求出y(kT)可以画出动态响应曲线，分析超调量，稳