第七章 計算機控制系統(tǒng)概述

1、自動控制原理 第第7章章 計算機控制系統(tǒng)概計算機控制系統(tǒng)概 述述 1 第第7章章 計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)概述 l7.1 引言引言 l7.2 計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)概述 l7.3 轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 l7.4 采樣信號的復現(xiàn)采樣信號的復現(xiàn) l7.5 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 l7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 l7.7 其它控制系統(tǒng)簡介其它控制系統(tǒng)簡介 l7.8 MATLAB在本章中的應用在本章中的應用 DA/ 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 計算機控制系統(tǒng)又稱為計算機控制系統(tǒng)又稱為數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)，是

2、采用數(shù)字技，是采用數(shù)字技 術(shù)實現(xiàn)各種控制功能的術(shù)實現(xiàn)各種控制功能的自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)。它的。它的主要特點主要特點是整是整 個系統(tǒng)中一處或幾處的信號具有個系統(tǒng)中一處或幾處的信號具有數(shù)字代碼形式數(shù)字代碼形式。在計算機。在計算機 控制系統(tǒng)中，計算機的作用主要有三個方面：控制系統(tǒng)中，計算機的作用主要有三個方面： (1)信息處理信息處理，對于復雜的控制系統(tǒng)，輸入信號和根據(jù)，對于復雜的控制系統(tǒng)，輸入信號和根據(jù) 控制規(guī)律的要求實現(xiàn)的輸出信號的計算工作量很大，采用控制規(guī)律的要求實現(xiàn)的輸出信號的計算工作量很大，采用 模擬解算裝置不能滿足精度要求，需要模擬解算裝置不能滿足精度要求，需要采用數(shù)字計算機采用數(shù)字

3、計算機； 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 (2)用數(shù)字計算機的用數(shù)字計算機的軟件程序軟件程序?qū)崿F(xiàn)對控制系統(tǒng)的實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的校正校正以保證以保證 控制系統(tǒng)具有所要求的控制系統(tǒng)具有所要求的動態(tài)特性動態(tài)特性； (3)由于數(shù)字計算機具有由于數(shù)字計算機具有快速完成復雜的工程計算的能力快速完成復雜的工程計算的能力， 因而可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的因而可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的最優(yōu)控制最優(yōu)控制、自適應控制自適應控制等高級控制等高級控制 功能及功能及多功能計算調(diào)節(jié)。多功能計算調(diào)節(jié)。 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 計算機控制系統(tǒng)需要有專門的電子器件把輸入的模擬計算機控制系統(tǒng)需要有專門的電子器件把輸入的模擬 量轉(zhuǎn)換成為計算機接受的數(shù)字量

4、。這種轉(zhuǎn)換稱為量轉(zhuǎn)換成為計算機接受的數(shù)字量。這種轉(zhuǎn)換稱為模模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換 ，用，用A/D表示。表示。 計算機本身的數(shù)據(jù)處理功能則用來作為補償器計算機本身的數(shù)據(jù)處理功能則用來作為補償器(運算器運算器 )，其輸出的控制變量仍然是數(shù)字量，然后再用一種專門電，其輸出的控制變量仍然是數(shù)字量，然后再用一種專門電 子器件把數(shù)字轉(zhuǎn)換成為模擬量，即子器件把數(shù)字轉(zhuǎn)換成為模擬量，即數(shù)字數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換模擬轉(zhuǎn)換，用，用D/A 表示。表示。 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器都是由大規(guī)模集成電路組成，它們轉(zhuǎn)換器都是由大規(guī)模集成電路組成，它們 能在很短的時間內(nèi)完成信號轉(zhuǎn)換。能在很短的時間內(nèi)完成信號轉(zhuǎn)換。 典

5、型的計算機控制系統(tǒng)如圖典型的計算機控制系統(tǒng)如圖7-2-1所示。所示。 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 圖中圖中A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器對連續(xù)誤差信號模數(shù)轉(zhuǎn)換器對連續(xù)誤差信號e(t)進行定時采樣進行定時采樣 并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 送入計算機。計算機輸出的控制送入計算機。計算機輸出的控制 信號信號 也是數(shù)字信號，通過也是數(shù)字信號，通過D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其恢復數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其恢復 為連續(xù)的控制信號為連續(xù)的控制信號u(t)，然后再去控制被控對象。，然后再去控制被控對象。 )(e t )(u t 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 Reading Material Functions of the control

6、 computer Feedback control is only one of the functions of the control computer. Other functions may include: 1.Process monitoring and date logging 2.Alarming and taking appropriate actions when variables exceed permissible limits 3.Sequencing of multiple parallel actuators 7.2 計算機控制系統(tǒng)概述 4.Process s

7、tart up and shutdown 5.Sensing the status of contacts 6.Indicating whether on-off valves are closed or open 7.Switching on a motor or opening a valve Digital computer operates sequentially in time and each operation takes some time. To enable the computer to meet the variety of demands imposed on it

8、, it is time-shard among its tasks. 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 1、采樣過程、采樣過程 把連續(xù)信號轉(zhuǎn)換成把連續(xù)信號轉(zhuǎn)換成脈沖脈沖或或數(shù)字序列數(shù)字序列的過程，稱作的過程，稱作采樣采樣 過程過程。實現(xiàn)采樣的裝置，叫做。實現(xiàn)采樣的裝置，叫做采樣開關(guān)采樣開關(guān)或或采樣器采樣器，用，用K表表 示。如果采樣開關(guān)示。如果采樣開關(guān)K以周期以周期T時間閉合，并且閉合的時間為時間閉合，并且閉合的時間為 ，這樣就把一個連續(xù)的函數(shù)，這樣就把一個連續(xù)的函數(shù)e(t)變成了一個斷續(xù)的脈沖序變成了一個斷續(xù)的脈沖序 列列 （t=0,T,2T,），如圖），如圖7-3-1所示。所示。 )

9、(e * t 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 圖圖7-3-1 采樣過程采樣過程 由于采樣開關(guān)由于采樣開關(guān)K閉合持續(xù)時間很短，即閉合持續(xù)時間很短，即 ，因此在，因此在 分析時可以近似地認為分析時可以近似地認為趨于趨于0。這樣可看出，當采樣器輸。這樣可看出，當采樣器輸 入為連續(xù)信號入為連續(xù)信號e(t)時，時，輸出采樣信號就是一串理想脈沖，輸出采樣信號就是一串理想脈沖，采采 樣瞬時樣瞬時 的脈沖等于相應瞬時的脈沖等于相應瞬時 的幅值，即的幅值，即 e(0T),e(1T)，e(2T)，e(3T)，e(kT)如圖如圖7-3-2所示。所示。 T )(e * t e t 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采

10、樣定理 根據(jù)圖根據(jù)圖7-3-27-3-2可以寫出采樣過程的數(shù)學描述為可以寫出采樣過程的數(shù)學描述為 或或 其中，其中，k k是采樣的步數(shù)，即采樣開關(guān)閉合的次數(shù)。是采樣的步數(shù)，即采樣開關(guān)閉合的次數(shù)。 .)()(.)()()()0()(e * kTtkTeTtTetTet 0 * )()()(e k kTttet 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 Terms and Concepts Sampled data: Data obtained for the system variables only at discrete intervals. Data obtained once every s

11、ampling period. Sampled-data system: A system where part of the system acts on sampled data (sampled variables). Sampling period: The period when all the numbers leave or enter the computer. The period for which the sampled variable is held constant. Stability of a sampled-data system: The stable co

12、ndition exists when all the poles of the closed-loop transfer function are within the unit circle on the z-plane. 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 從式從式(7-3-1)中可以看出，理想單位脈沖序列中可以看出，理想單位脈沖序列 是是 一個以為一個以為T周期的周期函數(shù)，可展成傅里葉氏級數(shù)形式：周期的周期函數(shù)，可展成傅里葉氏級數(shù)形式： 其中，其中， 為采樣角頻率，為采樣角頻率， 為傅氏級數(shù)，即為傅氏級數(shù)，即 s jkt Tk k tC e T t 2 s T k C 2 2 1 s

13、 T jkt kT T Ct edt T 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 由式（由式（7-3-1）、式（）、式（7-3-2）可知，在區(qū)間）可知，在區(qū)間 中，中， 僅在處等于僅在處等于1，其余處都等于零，所以有，其余處都等于零，所以有 （7-3-5） 將式（將式（7-3-5）代入（）代入（7-3-3）得：）得： （7-3-6） 再將式（再將式（7-3-5）代入（）代入（7-3-1），可得：），可得： , 22 TT T t 0 0 1 kT Ct dt T 1 s jkt T k tet T 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 （7-3-7） 對式（對式（7-3-7）兩邊取拉氏變化，并由

14、拉氏變換的復數(shù)位移）兩邊取拉氏變化，并由拉氏變換的復數(shù)位移 定理，可推出：定理，可推出： （7-3-8） 式（式（7-3-8）提供了理想采樣器在頻域中的特點。如果）提供了理想采樣器在頻域中的特點。如果 右半平面右半平面s沒有極點，則得到采樣輸出信號沒有極點，則得到采樣輸出信號 的傅氏變換的傅氏變換 為為 （7-3-9） * 1 s jkt k ete t et T * 1 s k EsE sjk T * Es * et * 1 s k EjEjk T 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 圖圖7-3-3 7-3-3 信號的頻譜信號的頻譜 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 如圖如圖7-3-3

15、所示：所示： 如果如果 ，則采樣器輸出信號的頻譜，則采樣器輸出信號的頻譜 的各頻譜分量彼此不會重疊，連續(xù)信號的頻譜的各頻譜分量彼此不會重疊，連續(xù)信號的頻譜 可可 完整地保存下來。反之，完整地保存下來。反之，如果如果 ，則采樣器輸，則采樣器輸 出信號的頻譜出信號的頻譜 的各頻譜分量彼此重疊在一起，稱的各頻譜分量彼此重疊在一起，稱 為為頻率混疊現(xiàn)象頻率混疊現(xiàn)象。 max 2 s * Ej E j max 2 s * Ej 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 采樣定理采樣定理 如果采樣頻率如果采樣頻率 滿足以下條件：滿足以下條件： 式中式中 為連續(xù)信號頻譜的上限頻率，則經(jīng)采樣得到的為連續(xù)信號頻譜的

16、上限頻率，則經(jīng)采樣得到的 脈沖序列可以脈沖序列可以無失真地恢復為原連續(xù)信號無失真地恢復為原連續(xù)信號。這就是采樣定。這就是采樣定 理，又稱為理，又稱為香農(nóng)香農(nóng)(Shannon)定理。定理。 s max 2 s max 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 香農(nóng)采樣定理的香農(nóng)采樣定理的物理意義：物理意義： 如果選擇的采樣頻率如果選擇的采樣頻率 對連續(xù)信號的最高頻率來說，對連續(xù)信號的最高頻率來說， 能夠做到在一個周期內(nèi)采樣兩次以上，那么經(jīng)過采樣而能夠做到在一個周期內(nèi)采樣兩次以上，那么經(jīng)過采樣而 得到的脈沖序列就能包含連續(xù)信號的全部信息。要是采得到的脈沖序列就能包含連續(xù)信號的全部信息。要是采 樣次數(shù)太

17、少，就不可能完整地復現(xiàn)原信號。樣次數(shù)太少，就不可能完整地復現(xiàn)原信號。 s 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 3、采樣周期在工程應用中的選擇方法、采樣周期在工程應用中的選擇方法 在工程應用的實踐中，主要根據(jù)系統(tǒng)被控對象的在工程應用的實踐中，主要根據(jù)系統(tǒng)被控對象的物理物理 特性特性、被控對象的、被控對象的慣性慣性、以及加在該對象上的、以及加在該對象上的預期干擾預期干擾 程度和性質(zhì)程度和性質(zhì)來選擇采樣周期。來選擇采樣周期。 表表7-3-1列出了不同被控參數(shù)物理量采樣周期列出了不同被控參數(shù)物理量采樣周期T選擇的選擇的 參考數(shù)值。參考數(shù)值。 表表7-3-1 采樣周期采樣周期T選擇數(shù)據(jù)參考值選擇數(shù)據(jù)參

18、考值 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 被控物理量被控物理量采樣周期采樣周期T備注備注 流量流量15(s)優(yōu)先選用優(yōu)先選用2s 壓力壓力310(s)優(yōu)先選用優(yōu)先選用6s 波面波面68(s) 溫度溫度1520(s) 位置位置1050(ms) 電流電流15(ms)優(yōu)先選用優(yōu)先選用3.3ms 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速520(ms)優(yōu)先選用優(yōu)先選用9.9ms 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 Reading Material Sampling theorem Sampling theorem plays a crucial role in signal processing and communication

19、s. In the sampling problem, the objective is to reconstruct a signal from its samples. For a bandlimited signal, Shannon sampling theorem provides a full reconstruction by its uniform samples with a sampling rate higher than its Nyquist frequency. 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 For non-bandlimited signals, seve

20、ral sampling criteria have been proposed associated with wavelet transform and Wigner distribution function etc. In digital signal communication, a continuous signal is usually recovered and processed by using its discrete samples. 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 AD conversion In many applications, one needs to

21、convert analog， continuous time signals into quantized discrete time signals. This leads to an important set of questions regarding the best way to represent a signal by a sequence of sampled and quantized values, such that the information loss inherent in the sampling and quantization process is mi

22、nimized in some sense. 7.3 A/D轉(zhuǎn)換采樣過程與采樣定理 In the present work，we are interested in how to quantize a possible non band-limited signal to obtain the lowest possible reconstruction distortion. We will show that, for a given sampling rate and reconstruction filters, minimization of reconstruction error

23、, in a sense, can be converted into a discrete time problem. 2 L 7.4采樣信號的復現(xiàn) 為了實現(xiàn)對受控對象的有效控制，必須把采樣信號為了實現(xiàn)對受控對象的有效控制，必須把采樣信號恢恢 復復為相應的連續(xù)信號，這個過程稱為為相應的連續(xù)信號，這個過程稱為信號的復現(xiàn)信號的復現(xiàn)。保持器保持器 是將采樣信號準確地復現(xiàn)為原來連續(xù)信號的裝置。是將采樣信號準確地復現(xiàn)為原來連續(xù)信號的裝置。 1 1 零階保持器零階保持器: : 零階保持器采用零階保持器采用恒值外推原理恒值外推原理，它把前一采樣時刻的，它把前一采樣時刻的 采樣值采樣值 一直保持到下一個采樣

24、時刻一直保持到下一個采樣時刻 ，使采樣，使采樣 信號信號 變?yōu)樽優(yōu)殡A梯信號階梯信號 ，在，在 期間，期間， ()e kT(1)kT *( ) e t ( ) b e t (1)kTtkT ( )() b e te kT 7.4采樣信號的復現(xiàn) 零階保持器的輸入、輸出特性如圖所示。零階保持器的輸入、輸出特性如圖所示。 圖圖7-4-1 7-4-1 零階保持器的輸入、輸出特性零階保持器的輸入、輸出特性 零階保持器的輸出信號是一個階梯波，它含有高次諧零階保持器的輸出信號是一個階梯波，它含有高次諧 波。波。零階保持器的相位具有滯后特性零階保持器的相位具有滯后特性。 零階保持器的單位脈沖響應零階保持器的單位

25、脈沖響應 圖圖7-4-2 7-4-2 零階保持器的單位脈沖響應零階保持器的單位脈沖響應 設在零階保持器的輸入端加上單位脈沖函數(shù)設在零階保持器的輸入端加上單位脈沖函數(shù) ，其，其 輸出輸出 稱為零階保持器的單位脈沖響應，如圖稱為零階保持器的單位脈沖響應，如圖(a)(a)。 ( ) t ( ) b g t 7.4采樣信號的復現(xiàn) 7.4采樣信號的復現(xiàn) 這個波形可以分解為兩個單位階躍函數(shù)的這個波形可以分解為兩個單位階躍函數(shù)的疊加疊加，如圖，如圖 (b)(b)所示。其表達式為所示。其表達式為 對上式求對上式求拉氏變換拉氏變換，得零階保持器的傳遞函數(shù)為，得零階保持器的傳遞函數(shù)為 零階保持器的頻率特性為零階保

26、持器的頻率特性為 ( )1( ) 1() b g tttT 11 ( ) TsTs b ee G s sss j j 1 cosjsin 1 (j ) j T b TT e G sinj 1 cosTT 7.4采樣信號的復現(xiàn) 幅頻特性為幅頻特性為 相頻特性為相頻特性為 由以上分析可知，零階保持器的幅頻特性的幅值隨頻由以上分析可知，零階保持器的幅頻特性的幅值隨頻 率的增大而衰減，具有率的增大而衰減，具有低通濾波特性低通濾波特性，但它不是理想的濾，但它不是理想的濾 波器。另外，它的相頻特性具有波器。另外，它的相頻特性具有滯后的相位移滯后的相位移，因此，因此降低降低 了系統(tǒng)的穩(wěn)定性了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

27、sinj 1 cos (j ) b TT G 2 2 sin1 cos 2 jsin2 b TT GT 1 cos jarctan sin2 b T T G T 7.4采樣信號的復現(xiàn) 零階保持器的傳遞函數(shù)展開為級數(shù)形式，即零階保持器的傳遞函數(shù)展開為級數(shù)形式，即 當很小時，可作近似處理，只取級數(shù)的前兩項，得當很小時，可作近似處理，只取級數(shù)的前兩項，得 零階保持器可近似作為零階保持器可近似作為慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)。 22 11111 ( )11 1/2 Ts b Ts e G s ssesTsT s 1 11 ( )1 1 b G s sTTss T 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 線性離散控制系統(tǒng)的線

28、性離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型數(shù)學模型有有差分方程差分方程、脈沖傳遞脈沖傳遞 函數(shù)函數(shù)或或狀態(tài)變量表達式狀態(tài)變量表達式三種。本節(jié)主要介紹線性定常離散三種。本節(jié)主要介紹線性定常離散 系統(tǒng)的另一種數(shù)學模型系統(tǒng)的另一種數(shù)學模型脈沖傳遞函數(shù)。脈沖傳遞函數(shù)。 1 1、脈沖傳遞函數(shù)的定義、脈沖傳遞函數(shù)的定義 圖圖7-5-1 7-5-1 開環(huán)離散系統(tǒng)開環(huán)離散系統(tǒng) 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 假設系統(tǒng)的初始條件為零，輸入信號為假設系統(tǒng)的初始條件為零，輸入信號為 ，采樣后，采樣后 的的Z Z變換函數(shù)為變換函數(shù)為 ，系統(tǒng)連續(xù)部分的輸出為，系統(tǒng)連續(xù)部分的輸出為 ，采樣，采樣 后后 的的Z Z變換函數(shù)為變換函數(shù)為 。 脈

29、沖傳遞函數(shù)脈沖傳遞函數(shù) 定義為：定義為：在初始條件為零情況下，系統(tǒng)在初始條件為零情況下，系統(tǒng) 離散輸出信號的離散輸出信號的Z Z變換與輸入采樣信號的變換與輸入采樣信號的Z Z變換之比，即變換之比，即 x t * xt X z y t * yt Y z G z Yz Gz Xz 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 由上式可求得線性離散系統(tǒng)的輸出采樣信號為由上式可求得線性離散系統(tǒng)的輸出采樣信號為 實際上，許多采樣系統(tǒng)的輸出信號是連續(xù)信號，而不實際上，許多采樣系統(tǒng)的輸出信號是連續(xù)信號，而不 是離散信。在這種情況下，為了應用脈沖傳遞函數(shù)的概念是離散信。在這種情況下，為了應用脈沖傳遞函數(shù)的概念 ，可以在系統(tǒng)的

30、輸出端，可以在系統(tǒng)的輸出端虛設一個理想采樣開關(guān)虛設一個理想采樣開關(guān)，如圖中的，如圖中的 虛線所示。虛線所示。 *11 ytZY zZG z X z 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 圖圖7-5-2 7-5-2 實際開環(huán)離散系統(tǒng)實際開環(huán)離散系統(tǒng) 該虛設采樣開關(guān)的采樣周期與輸入端采樣升關(guān)的該虛設采樣開關(guān)的采樣周期與輸入端采樣升關(guān)的采樣采樣 周期相同周期相同。如果系統(tǒng)的實際輸出。如果系統(tǒng)的實際輸出 比較平滑，且采樣頻比較平滑，且采樣頻 率較高，則可用率較高，則可用 近似描述近似描述 。必須指出，虛設的采。必須指出，虛設的采 樣開關(guān)樣開關(guān)是不存在的是不存在的，它只表明了脈沖傳遞函數(shù)所能描述的，它只表明了脈

31、沖傳遞函數(shù)所能描述的 ，只是輸出連續(xù)信號只是輸出連續(xù)信號 在采樣時刻上的離散值在采樣時刻上的離散值 。 y t * yt y t y t * yt 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 連續(xù)系統(tǒng)或元件的連續(xù)系統(tǒng)或元件的脈沖傳遞函數(shù)脈沖傳遞函數(shù)G(z)，可以通過其傳，可以通過其傳 遞函數(shù)來遞函數(shù)來G(s)求取。具體步驟如下：求取。具體步驟如下： （1）對連續(xù)傳遞函數(shù)）對連續(xù)傳遞函數(shù)G(s)進行進行拉氏反變換，拉氏反變換，求得求得脈沖響應脈沖響應 為為 （2）對）對g(t)進行進行采樣采樣，求得，求得離散脈沖響離散脈沖響應應 1 g tLG s * 0k gtg kTtkT 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型

32、（3）對）對 進行進行Z變換，即可得到該系統(tǒng)的變換，即可得到該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)脈沖傳遞函數(shù) 脈沖傳遞函數(shù)也可由給定連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，經(jīng)部分分脈沖傳遞函數(shù)也可由給定連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，經(jīng)部分分 式法，通過查表求得。式法，通過查表求得。 例例7-5-1 設系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖設系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖7-5-2所示，其中連續(xù)部分的所示，其中連續(xù)部分的 傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為 。試求該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。試求該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) G(z)。 * gt * 0 k k G zZ gtg kT z 2 2 G s s s 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 解法一解法一: （1）對連續(xù)傳遞函數(shù)）對連續(xù)傳遞函數(shù)G(s)進

33、行拉氏反變換，求得進行拉氏反變換，求得 脈沖響應為：脈沖響應為： （2）對）對g(t)進行采樣，求得離散脈沖響應進行采樣，求得離散脈沖響應 （3）對）對 進行進行z變換，即可得到該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)變換，即可得到該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 112 211 1 22 t g tLLe s sss *2 0 1 kT k gtkTeikT *( ) g t *22 000 2 2 222 11 1 11 kTkkkTk kkk T kT TT G zZ gtkTezkTzez ez zz zzezeze 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 解法二：解法二：查表查表 由部分分式法求得，由部分分式法求得， 查查Z

34、變換表可得變換表可得 11 ( ) 2 G s ss 2 2222 (1) ( ) 1(1) T TTT zzez G z zzezeze 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 2 2、開環(huán)采樣系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)、開環(huán)采樣系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 1 1）串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)）串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù) 在連續(xù)系統(tǒng)中在連續(xù)系統(tǒng)中，串聯(lián)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)等于各環(huán)，串聯(lián)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)等于各環(huán) 節(jié)節(jié)傳遞函數(shù)之積傳遞函數(shù)之積。對。對采樣系統(tǒng)而言采樣系統(tǒng)而言，根據(jù)它們之間有無，根據(jù)它們之間有無 采樣開關(guān)，采樣開關(guān)，其等效的脈沖傳遞函數(shù)是不相同的其等效的脈沖傳遞函數(shù)是不相同的。 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 （1 1）串聯(lián)環(huán)

35、節(jié)之間有采樣開關(guān)如圖）串聯(lián)環(huán)節(jié)之間有采樣開關(guān)如圖7-5-37-5-3所示所示 圖圖7-5-3 7-5-3 串聯(lián)環(huán)節(jié)之間有采樣開關(guān)串聯(lián)環(huán)節(jié)之間有采樣開關(guān) 在兩個中聯(lián)連續(xù)環(huán)節(jié)在兩個中聯(lián)連續(xù)環(huán)節(jié) 和和 之間有采樣開關(guān)時，之間有采樣開關(guān)時， 1 G s 2 Gs 1 D zGz X z 2 Y zGz D z 12 Y zGz Gz X z 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 所以該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為：所以該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為： 表明，有采樣開關(guān)的兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)等表明，有采樣開關(guān)的兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)等 于于兩個環(huán)節(jié)各自脈沖傳遞函數(shù)的乘積兩個環(huán)節(jié)各自脈沖傳遞函數(shù)的乘積。這一結(jié)論可以推廣

36、。這一結(jié)論可以推廣 到有采樣開關(guān)的到有采樣開關(guān)的n n個串聯(lián)環(huán)節(jié)個串聯(lián)環(huán)節(jié)的情形。的情形。 12 Y z G zGz Gz X z 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 （2 2）串聯(lián)環(huán)節(jié)之間沒有采樣開關(guān)）串聯(lián)環(huán)節(jié)之間沒有采樣開關(guān) 兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)之間無采樣開關(guān)的情況。兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)之間無采樣開關(guān)的情況。 由圖可知，由圖可知， 對上式取對上式取Z變換，可得脈沖傳遞函數(shù)變換，可得脈沖傳遞函數(shù) 12 Y s G sGs Gs X s 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 表明，沒有采樣開關(guān)的兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)表明，沒有采樣開關(guān)的兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù) ，等于這兩個環(huán)節(jié)傳，等于這兩個環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)乘積后的相應變

37、換遞函數(shù)乘積后的相應變換。同理，此。同理，此 結(jié)論適用于沒有采樣開關(guān)的結(jié)論適用于沒有采樣開關(guān)的n n個環(huán)節(jié)串聯(lián)個環(huán)節(jié)串聯(lián)的情形。的情形。 1122 Y z G zZ G s GGs z Gz X 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 例例7-5-2 7-5-2 試求圖試求圖7-5-5(a)7-5-5(a)和和(b)(b)所示的兩個系統(tǒng)脈沖傳遞所示的兩個系統(tǒng)脈沖傳遞 函數(shù)。函數(shù)。 圖圖7-5-5 7-5-5 例例7-5-27-5-2附圖附圖 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 解解: :（1 1）圖（）圖（a a）中的系統(tǒng)，其脈沖傳遞函數(shù)為）中的系統(tǒng)，其脈沖傳遞函數(shù)為 12 2 223 1 21 () ()

38、TT TTT G zZ Gs Gs Z ss eez zeeze 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 （2 2）圖（）圖（b b）中兩個環(huán)節(jié)之間有采樣開關(guān)，因此其脈沖傳）中兩個環(huán)節(jié)之間有采樣開關(guān)，因此其脈沖傳 遞函數(shù)為兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)脈沖傳遞函數(shù)的乘積，即遞函數(shù)為兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)脈沖傳遞函數(shù)的乘積，即 12 2 223 11 21 () TTT G zZ G sZ Gs ZZ ss z zeee 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 2) 2) 具有零階保持器的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)具有零階保持器的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 具有零階保持器的開環(huán)離散系統(tǒng)如圖所示。具有零階保持器的開環(huán)離散系統(tǒng)如圖所示。 圖圖7-5-67-5-6有零

39、階保持器的開環(huán)離散系統(tǒng)有零階保持器的開環(huán)離散系統(tǒng) 圖中零階保持器的傳遞函數(shù)為圖中零階保持器的傳遞函數(shù)為 , , 為為 系統(tǒng)其它連續(xù)部分的傳遞函數(shù)，即兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)之間沒有系統(tǒng)其它連續(xù)部分的傳遞函數(shù)，即兩個串聯(lián)環(huán)節(jié)之間沒有 同步采樣開關(guān)。同步采樣開關(guān)。 1 eTs h Gs s p Gs 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為 根據(jù)根據(jù)Z變換，得到系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為變換，得到系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為 1 e 1 Ts pTs hpp Gs G sGs GsGse ss 1 1 p hp Gs G zZ Gs GszZ s 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 例例7-5-3

40、具有零階保持器的開環(huán)離教系統(tǒng)如圖具有零階保持器的開環(huán)離教系統(tǒng)如圖7-5-6所示，所示， ,試求該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。試求該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。 解解: 因為因為 查查Z變換表，得變換表，得 于是得到系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)于是得到系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 2 2 p Gs s s 22 210.50.52 (2)(2)2 p Gs s s sssssss 222 0.5 21 1 p T Gs Tz ZZ sssszze z 222 1 2 0.5 1 1 TTT p T TezTeeGs G zzZ szze 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 3、閉環(huán)采樣系統(tǒng)的脈沖傳遞

41、函數(shù)、閉環(huán)采樣系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 在連續(xù)系統(tǒng)中在連續(xù)系統(tǒng)中，閉環(huán)傳遞函數(shù)與相應的開環(huán)傳遞函數(shù)，閉環(huán)傳遞函數(shù)與相應的開環(huán)傳遞函數(shù) 之間存在之間存在確定的關(guān)系確定的關(guān)系。在。在采樣系統(tǒng)采樣系統(tǒng)中，由于中，由于采樣器采樣器在閉環(huán)在閉環(huán) 系統(tǒng)中可以有系統(tǒng)中可以有多種配置的多種配置的可能性，因而閉環(huán)采樣系統(tǒng)的脈可能性，因而閉環(huán)采樣系統(tǒng)的脈 沖傳遞函數(shù)還沖傳遞函數(shù)還與采樣開關(guān)的位置有關(guān)與采樣開關(guān)的位置有關(guān)，只能根據(jù)系統(tǒng)的實，只能根據(jù)系統(tǒng)的實 際結(jié)構(gòu)具體求取。際結(jié)構(gòu)具體求取。 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 一種比較常見的誤差采樣閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖所示。一種比較常見的誤差采樣閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖所示。 圖圖7-

42、5-7 7-5-7 閉環(huán)采樣系統(tǒng)方框圖閉環(huán)采樣系統(tǒng)方框圖 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 圖中系統(tǒng)的誤差為圖中系統(tǒng)的誤差為 反饋方程為反饋方程為 輸出方程為輸出方程為 E sX sB s B sH s Y s * Y sG s Es 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 將上式代入，得將上式代入，得 于是誤差采樣信號的拉氏變換為于是誤差采樣信號的拉氏變換為 整理得整理得 * E sX sH s G s Es * EsXsGHs Es * * * 1 Xs Es GHs 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 由于由于 對式取對式取Z變換，可得變換，可得 得到閉環(huán)采樣系統(tǒng)對于輸入量的誤差脈沖傳遞函數(shù)得到閉環(huán)采樣系統(tǒng)

43、對于輸入量的誤差脈沖傳遞函數(shù) * * * 1 Gs YsGs EsXs GHs 1 X z E z GH z 1 G z Y zX z GH z 1 1 e E z z X zGH z 7.5離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 得到閉環(huán)采樣系統(tǒng)對輸入量的脈沖傳遞函數(shù)得到閉環(huán)采樣系統(tǒng)對輸入量的脈沖傳遞函數(shù) 表表7-5-17-5-1列出了一些典型閉環(huán)采樣系統(tǒng)的方框圖及其輸出量列出了一些典型閉環(huán)采樣系統(tǒng)的方框圖及其輸出量 的的z z變換。詳見課本變換。詳見課本P267-268P267-268 1 Y zG z z X zGH z 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 在連續(xù)系統(tǒng)中在連續(xù)系統(tǒng)中，曾經(jīng)介紹了利用傳遞函數(shù)

44、特征方程的，曾經(jīng)介紹了利用傳遞函數(shù)特征方程的 根在根在S域中的分布域中的分布，來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提出了各種，來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提出了各種穩(wěn)穩(wěn) 定判據(jù)定判據(jù)。由于變換與拉氏變換的密切關(guān)系，使得我們能夠。由于變換與拉氏變換的密切關(guān)系，使得我們能夠 利用已有的穩(wěn)定判據(jù)在利用已有的穩(wěn)定判據(jù)在Z域中判別采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此域中判別采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此 先介紹先介紹S域和域和Z域的關(guān)系，并提出域的關(guān)系，并提出穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件，然后再判別采，然后再判別采 樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 1、s平面與平面與z平面的關(guān)系平面的關(guān)系 曾在曾在Z定義變換時，已假定定義

45、變換時，已假定 （7-6-1） 其中是復變量，即其中是復變量，即 （7-6-2） 將式（將式（7-6-1）代入（）代入（7-6-2），得），得 sT ze sj （7-6-37-6-3） 式中式中 和和 。注意式（。注意式（7-6-2）與式（）與式（7-6-3），）， 它們分別描寫了它們分別描寫了s平面與平面與z平面。平面。 表表7-6-1 s平面與平面與z平面的對應關(guān)系平面的對應關(guān)系 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 jTTj Tj zeeez e | T zeT s平面平面z平面平面 =0虛軸虛軸 單位圓周單位圓周 0右半平面右半平面 單位圓外單位圓外 1z 1z 1z 7.6 采樣控制系

46、統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 圖圖7-6-1 s7-6-1 s平面與平面與zz平面的對應關(guān)系平面的對應關(guān)系 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 2. z域的穩(wěn)定條件域的穩(wěn)定條件 采樣控制系統(tǒng)穩(wěn)定的采樣控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件充要條件為：閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 的所有的所有極點極點，必須處在，必須處在z平面的平面的單位圓內(nèi)單位圓內(nèi)。只要有一個極。只要有一個極 點在單位圓外，系統(tǒng)就點在單位圓外，系統(tǒng)就不穩(wěn)定不穩(wěn)定；若有一個極點在單位圓周；若有一個極點在單位圓周 上，則為上，則為臨界穩(wěn)定臨界穩(wěn)定（實屬不穩(wěn)定）。（實屬不穩(wěn)定）。 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 例例7-6-1 設采樣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖設

47、采樣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖7-6-2所示，已知采樣所示，已知采樣 周期，試分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。周期，試分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。 圖圖7-6-2 例例7-6-1附圖附圖 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 解解: : 由圖可知由圖可知 可求得開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)可求得開環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 故閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)故閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 2422 0.5122 G s sss sss 2 1 11 2 2222 212 221.73 110.135 T T TT zz G zZ G sZ ssze zzz zzezz 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 則閉環(huán)特征方程則閉環(huán)特征方程 解之可得解之可得 由于由于 兩個極點兩個極點(特征根

48、特征根)都落在單位圓內(nèi)，所以都落在單位圓內(nèi)，所以 系統(tǒng)穩(wěn)定。系統(tǒng)穩(wěn)定。 2 1.73 110.1351.73 1.73 0.5950.135 C zG zz z R zG zzzz z zz 2 0.5950.1350D zzz j125.75 1,2 0.3j0.2160.36ze | 0.361z 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 應當指出，這種基于應當指出，這種基于穩(wěn)定條件判別穩(wěn)定性穩(wěn)定條件判別穩(wěn)定性的方法，只的方法，只 適應于二適應于二階以下的采樣系統(tǒng)階以下的采樣系統(tǒng)。對于。對于高階采樣控制系統(tǒng)高階采樣控制系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn) 定性的判別，既有自己獨立的穩(wěn)定判據(jù)，也可利用連定性的判別，既有自己獨立

49、的穩(wěn)定判據(jù)，也可利用連續(xù)續(xù) 系統(tǒng)的時域與頻域判據(jù)系統(tǒng)的時域與頻域判據(jù)。 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 3 3采樣控制系統(tǒng)的時域判據(jù)采樣控制系統(tǒng)的時域判據(jù) 為了利用連續(xù)系統(tǒng)的時域判據(jù)，必須將為了利用連續(xù)系統(tǒng)的時域判據(jù)，必須將z域以域以I單位圓單位圓 為界的平面轉(zhuǎn)換成為界的平面轉(zhuǎn)換成以虛軸為界以虛軸為界的平面。雖然的平面。雖然s平面與平面與z平平 面具有這種對應關(guān)系，但因面具有這種對應關(guān)系，但因 ，會使特征方程，會使特征方程 出現(xiàn)出現(xiàn)超越函數(shù)超越函數(shù)，求解其根則是不利的。因此，必須要找到，求解其根則是不利的。因此，必須要找到 新的對應平面，這就是新的對應平面，這就是W平面。平面。 0D s s

50、T ze 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 令令 （7-6-4） 就可以找到就可以找到平面與平面與z平面的平面的對應關(guān)系對應關(guān)系。 通過上式的變換，本來以通過上式的變換，本來以z為變量的特征方程為變量的特征方程 ，就轉(zhuǎn)換成以，就轉(zhuǎn)換成以為變量的特征方程為變量的特征方程 了，于是可利了，于是可利 用連續(xù)系統(tǒng)的用連續(xù)系統(tǒng)的勞斯判據(jù)判勞斯判據(jù)判別采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。別采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 1 1 z 0D z 0D 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 例例7-6-2 試用勞斯判據(jù)判別例試用勞斯判據(jù)判別例7-6-1系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 解解: 由例由例7-6-1所得到閉環(huán)采樣系統(tǒng)的特征方程所得到閉環(huán)

51、采樣系統(tǒng)的特征方程 將式（將式（7-6-4）代入上式得）代入上式得 整理得到以整理得到以為變量的特征方程為變量的特征方程 3 0.5950.1350zz 2 11 0.5950.1350 11 2 1.731.730.540 由于所有系數(shù)都大于零，滿足穩(wěn)定的必要條件，列出勞斯由于所有系數(shù)都大于零，滿足穩(wěn)定的必要條件，列出勞斯 陣列為陣列為 顯然因第一列元素沒有改變符號，所以閉環(huán)采樣系統(tǒng)穩(wěn)定顯然因第一列元素沒有改變符號，所以閉環(huán)采樣系統(tǒng)穩(wěn)定 ，結(jié)論與例，結(jié)論與例7-6-1相同。相同。 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 2 1.731.730.540 2 s 1 s 0 s 1.73 1.73 0

52、.54 1.73 0 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 例例7-6-4 設采樣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖設采樣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖7-6-3所示，試分析采所示，試分析采 樣周期樣周期 和和 時增益時增益K的臨界值。的臨界值。 圖圖7-6-3 例例7-6-4附圖附圖 解解: 系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 0.5Ts1Ts 2 11 111 TTT TTTTT C z z R z KTezeTe zK TeezKeTee 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 特征方程為特征方程為 (1) 當采樣周期為當采樣周期為 時，特征方程為時，特征方程為 經(jīng)過經(jīng)過變換可得到特征方程變換可得到特征方程 2

53、 1110 TTTTT D zzK TeezKeTee 0.5Ts 2 0.1071.6070.090.6070D zzKzK 2 0.1970.7860.183.2140.0170DKKK 列出勞斯陣列為列出勞斯陣列為 由此可得當由此可得當 時，欲使系統(tǒng)穩(wěn)定，時，欲使系統(tǒng)穩(wěn)定，K的取值范圍是的取值范圍是 則當則當 時，的臨界值為時，的臨界值為 (2) 當采樣周期為當采樣周期為 時，特征方程為時，特征方程為 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 2 0 0.197K 0.7860.18K 3.2140.017K 3.2140.017K 0.5Ts 04.37K 0.5Ts 4.37 c K 1Ts

54、 2 0.3681.3680.2640.3680D zzKzK 經(jīng)過經(jīng)過變換可得到特征方程變換可得到特征方程 列出勞斯陣列為列出勞斯陣列為 由此可得當由此可得當 時，欲使系統(tǒng)穩(wěn)定，時，欲使系統(tǒng)穩(wěn)定，K的取值范圍是的取值范圍是 則當則當 時，時，K的臨界值為的臨界值為 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 2 0.6321.2640.5282.7630.1040DKKK 2 0 0.632K 2.7630.104K 1.2640.528K 2.7630.104K 1Ts 02.39K 1Ts 2.39 c K 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 應該指出的是，在例應該指出的是，在例7-6-4系統(tǒng)中，如

55、果沒有采樣開關(guān)系統(tǒng)中，如果沒有采樣開關(guān) 和零階保持器就是一個和零階保持器就是一個一階線性連續(xù)系統(tǒng)一階線性連續(xù)系統(tǒng)，無論開環(huán)增益，無論開環(huán)增益 取何值，系統(tǒng)取何值，系統(tǒng)始終是穩(wěn)定始終是穩(wěn)定的，而的，而二階線性連續(xù)系統(tǒng)二階線性連續(xù)系統(tǒng)卻不一卻不一 定是穩(wěn)定的，它與系統(tǒng)的參數(shù)有關(guān)。另一個值得注意的問定是穩(wěn)定的，它與系統(tǒng)的參數(shù)有關(guān)。另一個值得注意的問 題是，采樣周期是離散系統(tǒng)的一個重要參數(shù)。采樣題是，采樣周期是離散系統(tǒng)的一個重要參數(shù)。采樣周期變周期變 化化時，系統(tǒng)的開環(huán)脈沖函數(shù)、閉環(huán)脈沖函數(shù)和特征方程時，系統(tǒng)的開環(huán)脈沖函數(shù)、閉環(huán)脈沖函數(shù)和特征方程都都 要變化要變化，因此系統(tǒng)的，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性也發(fā)生變

56、換穩(wěn)定性也發(fā)生變換。 7.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 Reading Material In the present course, we have limited our attention to feedback control systems that are made up of elements and sub-systems having linear and continuous time dynamics only. It has been assumed that the controller function is implemented with analogue ha

57、rdware. 7.7 其它控制系統(tǒng)簡介 1 過程控制系統(tǒng)簡介過程控制系統(tǒng)簡介 過程控制通常是指石油、化工、冶金、輕工、紡織、過程控制通常是指石油、化工、冶金、輕工、紡織、 制藥、建材等工業(yè)生產(chǎn)過程中的制藥、建材等工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動控制自動控制，它是自動化，它是自動化 技術(shù)的一個極其重要的方面，它的發(fā)展與生產(chǎn)過程自身技術(shù)的一個極其重要的方面，它的發(fā)展與生產(chǎn)過程自身 的發(fā)展緊密相關(guān)，經(jīng)歷了一個由簡單到復雜、從低級到的發(fā)展緊密相關(guān)，經(jīng)歷了一個由簡單到復雜、從低級到 高級，并正向縱深發(fā)展的過程。高級，并正向縱深發(fā)展的過程。 7.7 其它控制系統(tǒng)簡介 Reading Material Process

58、 deals with the control of equipment and plant in the process industries such as petrochemicals, food, steel, glass, paper and energy. The idea of using digital computers for process control emerged in the mid1950s when a group of engineers developed a computer-controlled system for the polymerizati

59、on unit based on RW-300 computer. 7.7 其它控制系統(tǒng)簡介 2 2 機電一體化系統(tǒng)簡介機電一體化系統(tǒng)簡介 機電一體化是機電一體化是機械機械的主功能、動力功能、信息功能和的主功能、動力功能、信息功能和 控制功能上引進了控制功能上引進了微電子技術(shù)微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置，并將機械裝置與電子裝置 用相關(guān)軟件用相關(guān)軟件有機融合有機融合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。 機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、 信息等多學科的信息等多學科的交叉綜合交叉綜合, ,它的發(fā)展和進步依賴并促進相它的發(fā)展和進步依

60、賴并促進相 關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。 7.7 其它控制系統(tǒng)簡介 Reading Material To practice engineering today, we must understand new ways to process information and be able to utilize semiconductor electronics with our products. The term mechatronics is used to denote the rapidly developing, interdisciplinary field of en