采样控制系统 2第八章课件.ppt

《采样控制系统 2第八章课件.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、小结第八章采样控制系统第一节采样过程及采样定理概述第二节保持器第四节Z变换第三节差分方程第五节脉冲传递函数第六节线性系统的稳定性分析第八节采样系统的暂态响应与脉冲传递函数极点、零点分布关系第七节采样系统的稳态误差分析第九节采样控制系统的校正第十节用MATLAB分析采样控制系统一、控制系统中的信号分类1、模拟信号信号是时间的连续函数2、离散信号信号是时间上的离散序列3、数字信号信号是时间上、幅值上离散序列二、控制系统分类1、连续系统2、采样系统3、计算机控制系统采样周期：是一个非常重要、特殊的参数，会影响系统的稳定性、稳态误差、信号恢复精度！三、连续

2、系统与采样控制系统相同点：1、采用反馈控制结构2、都有被控对象、测量元件和控制器组成3、控制系统的目的4、系统分析的内容不同点：信号的形式（采样器、保持器）采样控制系统的优点：高精度、高可靠、有效抑制干扰、良好的通用性第一节采样过程及采样定理概述一、采样过程采样过程：按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变换为时间上离散的脉冲序列的过程。理想脉冲信号发生器！！T—采样周期n—整数采样过程可以看成是脉冲调制过程采样过程的特点：1、采样过程相当于一个脉冲调制过程2、采样的输出信号可表示两个信号的乘积决定采样时间决定采样信号的幅值二、采样定理傅里叶级

3、数展开（参见附录C）离散信号与连续信号频谱关系连续信号频谱离散信号频谱之一离散信号频谱之二频谱互不重叠的条件：采样定理（SHANON定理）：为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于等于原始信号最大频率的二倍，即第二节保持器信号的复现：把采样信号恢复为原来的连续信号称为信号的复现。实现方法：理想滤波器实际使用的方法：保持器保持器零阶保持器（恒值外推）一阶保持器（线性外推）一、零阶保持器零阶保持器的输入输出信号主要特点：1、输出信号是阶梯波，含有高次谐波。2、相位滞后。零阶保持器的单位脉冲响应零阶保持器的幅频特性注意：1、除了主频谱外，还有高频分量。2

4、、零阶保持器将产生相角滞后。零阶保持器的近似实现取前两项取前三项取前三项时用无源网络实现形式更高阶的近似，使无源网络变得非常复杂。一般不使用！！二、一阶保持器一阶保持器是一种按照线性规律外推的保持器。一阶保持器的单位脉冲响应一阶保持器与零阶保持器比较1、一阶保持器幅频特性的幅值较大，高频分量也大。2、一阶保持器相角滞后比零阶保持器大。3、一阶保持器的结构更复杂。一阶保持器实际很少使用！！第三节差分方程保持器为零阶保持器在该周期下，系统输出为本系统差分方程！！差分方程的定义对于单输入单输出线性定常系统，在某一采样时刻的输出值C(k)不仅与这一时刻的输

5、入值r(k)有关，而且与过去时刻的输入值r(k-1)、r(k-2)…有关，还与过去的输出值c(k-1)、c(k-2)…有关。可以把这种关系描述如下：n—系统的阶次n—系统的第k个采样周期线性定常系统差分方程的一般形式差分方程的递推求解第四节Z变换一、Z变换的定义对其进行拉氏变换：此式称为采样函数的Z变换。F（z)是的Z变换二、Z变换的方法1、级数求和法例8-1求1*（t）的Z变换。例8-2求的F(Z)。2、部分分式法例8-3求解的Z变换。例8-4求3、留数计算法设连续函数f(t)的拉普拉斯变换F(S)及全部极点已知,则可用留数计算法求Z变换当F(S

6、)具有一阶极点S=P1时,其留数为当F(S)具有q阶重复极点时,其留数为例8—5求的Z变换解:例8—6求的Z变换解:两阶重极点!!常用函数的Z变换三、Z变换的基本定理1、线性定理2、滞后定理3、初值定理4、终值定理5、超前定理6、复数偏移定理7、卷积和定理1、线性定理设：则：函数线性组合的Z变换，等于各函数Z变换的线性组合。2、滞后定理设在t<0时连续函数f(t)的值为零，其Z变换为F（Z）则原函数在时域中延迟几个采样周期，相当于在象函数上乘以z-k,算子z-k的含义可表示时域中时滞环节，把脉冲延迟k个周期。3、初值定理设函数f(t)的Z变换为F（

7、z），并且存在，则4、终值定理设函数f(t)的Z变换为F（z），并且（1-z-1）F(z)在以原点为圆心的单位圆上和圆外均无极点，则有经常用于分析计算机系统的稳态误差！！5、超前定理设函数f(t)的Z变换为则：若则：6、复数偏移定理设函数f(t)的Z变换为F（Z），则7、卷积和定理设：式中：为正整数，当n为负数时则有：式中：四、Z反变换Z反变换是已知Z变换表达式F（Z）f(nT)的过程只能求出序列的表达式，而不能求出它的连续函数！！求解方法：长除法、部分分式法、留数法。1、长除法（幂级数法）要点：将F（Z）用长除法变化为降幂排列的展形式。Z反变换

8、为也即：例8—7求的Z反变换解：1.部分分式法（因式分解法，查表法）步骤：①先将变换式写成，展开成部分分式，③查Z变换表②