计算机控制技术及应用素材包第2章ppt课件.ppt

《计算机控制技术及应用素材包第2章ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机控制技术及应用王平谢昊飞蒋建主编第2章　计算机控制系统的数学描述2.1　计算机控制系统数学描述方法的分类2.2　信号的采样与保持2.2.1　信号的分类2.2.2　连续信号的采样2.2.3　采样定理2.2.4　信号复现与零阶保持器2.3　采样系统的数学描述2.3.1　脉冲传递函数的定义2.3.2　开环系统脉冲传递函数2.3.3　闭环系统的脉冲传递函数2.4　采样系统的动态响应2.5　采样系统的稳定性2.6　采样系统的稳态分析2.1　计算机控制系统数学描述方法的分类图2-1　计算机控制系统2.1　计算机控制系统数学描述方法的分类图2-2　混合系统示意图2.2　信号的

2、采样与保持2.2.1　信号的分类2.2.2　连续信号的采样2.2.3　采样定理2.2.4　信号复现与零阶保持器2.2.1　信号的分类图2-3　信号的分类2.2.2　连续信号的采样1.采样器2.实际采样信号3.理想采样信号4.采样信号的物理意义2.2.2　连续信号的采样图2-4　连续时间信号与离散时间信号1.采样器1)周期采样：以相同的时间间隔进行采样，即tk+1-tk=T(常量)(k=0,1,2…)，T为采样周期。2)多阶采样：在这种形式下，tk+r-tk是周期性的重复，即tk+r-tk=T，r>1。3)随机采样：顾名思义，这种采样形式没有固定的采样周期，是根据需要来

3、选择采样时刻。1.采样器图2-5　采样开关2.实际采样信号3.理想采样信号3.理想采样信号图2-6　采样器原理4.采样信号的物理意义图2-7　采样信号的物理意义2.2.3　采样定理2.2.3　采样定理图2-8　连续时间信号x(t)及其频谱X(ω)a)连续时间信号　b)连续时间信号的频谱x(t)X(ω)2.2.3　采样定理图2-9　单位脉冲序列2.2.3　采样定理图2-10　连续时间信号的频谱与采样信号的频谱a)连续时间信号　b)连续时间信号的频谱　c)采样信号　d)采样信号的频谱2.2.3　采样定理图2-11　频谱混叠的说明2.2.4　信号复现与零阶保持器1.保持器2

4、.保持器的阶3.零阶保持器4.零阶保持器的数学模型5.零阶保持器的工程实现1.保持器由于采样信号在两个采样点时刻上有值，而在两个采样点之间无值，为了使得两个采样点之间为连续信号过渡，以前一时刻的采样点值为参考值作外推，使得两个采样点之间不为零值。可以实现采样点值不同外推功能的装置或者器件就称为外推器或者保持器。2.保持器的阶图2-12　不同阶保持器的保持功能a)采样信号　b)零阶保持器　c)一阶保持器2.保持器的阶图2-13　信号的零阶保持3.零阶保持器零阶保持器可以将第n个采样点的幅值保持至下一个采样点时刻，从而使得两个采样点之间不为零值。采样信号经零阶保持器后，成

5、为阶梯波形信号,如图2-13所示。如果取两个采样点的中点做平滑，平滑后的信号与原连续时间信号x相比有1/2个采样间隔的滞后，成为x(t-12T)。因此，无论采样间隔T取多么小，经零阶保持器恢复的连续时间信号都是带有时间滞后的。一般情况下，采样间隔T都很小，可以将这种滞后忽略。4.零阶保持器的数学模型1)低通特性。2)零阶保持器使主频信号的幅值提高了T倍，刚好能补偿连续信号经过采样后使得主频谱幅值的1/T倍衰减。3)相角滞后特性。4)时间滞后特性。4.零阶保持器的数学模型图2-14　零阶保持器的输入输出关系4.零阶保持器的数学模型图2-15　零阶保持器的幅频特性和相频特

6、性5.零阶保持器的工程实现图2-16　零阶保持器的无源电网络实现2.3　采样系统的数学描述2.3.1　脉冲传递函数的定义2.3.2　开环系统脉冲传递函数2.3.3　闭环系统的脉冲传递函数2.3.1　脉冲传递函数的定义图2-17　离散系统数学模型a)时间域的离散动力学系统　b)变换域的脉冲传递函数2.3.1　脉冲传递函数的定义图2-18　等价离散模型a)实际开环采样系统　b)等阶离散系统2.3.2　开环系统脉冲传递函数1.脉冲传递函数的意义2.开环系统脉冲传递函数的计算3.开环系统脉冲传递函数的各种情况1.脉冲传递函数的意义2.开环系统脉冲传递函数的计算3.开环系统脉冲

7、传递函数的各种情况3.开环系统脉冲传递函数的各种情况图2-19　连续系统串联的三种情况a)中间不带采样开关的两个连续环节的串联　b)中间带采样开关的两个连续环节的串联　c)输入端不带采样开关,中间带采样开关的两个连续环节的串联2.3.3　闭环系统的脉冲传递函数1.控制算法D(z)2.广义对象的脉冲传递函数3.整个系统的闭环脉冲传递函数2.3.3　闭环系统的脉冲传递函数图2-20　采样开关在误差通道的闭环控制系统2.3.3　闭环系统的脉冲传递函数图2-21　计算机控制系统1.控制算法D(z)2.广义对象的脉冲传递函数3.整个系统的闭环脉冲传递函数2.4