計算機(jī)控制系統(tǒng)：第6章 數(shù)字控制器的直接設(shè)計法2

1、計算機(jī)控制系統(tǒng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）控制科學(xué)與工程系Computer Control System第六章 數(shù)字控制器的直接設(shè)計法 6.1 直接設(shè)計方法的基本原理 6.2 特殊類型系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計 6.4 最小拍控制器的工程化改進(jìn) 6.5 Dahlin算法第六章 數(shù)字控制器的直接設(shè)計法 6.1 直接設(shè)計方法的基本原理 6.2 特殊類型系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計 6.4 最小拍控制器的工程化改進(jìn) 6.5 Dahlin算法 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計一、 的確定原則1. D(z)的物理可實現(xiàn)性要求G(z) 分母比分子高d階， 分

2、母比分子至少高d階 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計一、 的確定原則2. 穩(wěn)定性要求廣義被控對象的零極點多項式G(z)中的非單位圓內(nèi)零點, 會使D(z)不穩(wěn)定, 控制序列發(fā)散G(z)中的單位圓外/上零點，會使D(z)不穩(wěn)定，控制序列發(fā)散D(z)和G(z)中的零極點是否可抵消？G(z)中的單位圓外/上所有零點，包含在 的零點中G(z)中的單位圓外/上所有極點，包含在 的零點中 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計一、 的確定原則3. 純滯后問題如果G(z)中包含純滯后環(huán)節(jié) 的多次方不能在D(z)的分母上對消，否則分子階次會高于分母保留在 中 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計二、有波紋最小拍無差控制設(shè)

3、計G(z):廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)包含n個不穩(wěn)定的零點, m個不穩(wěn)定的極點,則 的一般形式 q: 典型輸入函數(shù)決定 為零點因式 q+m 個方程可以求出 系數(shù)該公式考慮了G(z)不穩(wěn)定的零點、極點、純滯后等全部三種情況(1) 當(dāng)G(z)中沒有純滯后環(huán)節(jié)時，令L=0,(2)當(dāng)G(z)中沒有單位圓上/外極點時，(3)當(dāng)G(z)中沒有單位圓上/外零點時，(4)當(dāng)三種情況都不存在時例6-3 設(shè)計單位階躍時的最小拍控制器解一：按照特殊類型單位階躍輸入設(shè)計，得到看起來還是穩(wěn)定的被控對象參數(shù)變化后，系統(tǒng)不再穩(wěn)定參數(shù)變化例6-3 設(shè)計單位階躍時的最小拍控制器解二：按照一般類型單位階躍輸入設(shè)計，得到被控對象參

4、數(shù)變化后，系統(tǒng)仍穩(wěn)定參數(shù)變化例6-4 設(shè)計單位速度輸入時的最小拍控制器，T=0.025s解：1個極點在圓上輸出值跟隨輸入值后，在非采樣時刻有波紋存在。數(shù)字控制器D(z)的輸出序列u(k) 經(jīng)過若干拍后，不為常值，是振蕩收斂的。非采樣時刻有誤差，浪費執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率，增加機(jī)械磨損。 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計三、無波紋最小拍無差控制設(shè)計1. 滿足條件(1) 對被控對象的要求為了在穩(wěn)態(tài)過程中獲得無波紋的平滑輸出，Gp(s)被控對象必須有能力給出與系統(tǒng)輸入r(t)相同的平滑輸出c(t)傳遞函數(shù)中有相應(yīng)的積分環(huán)節(jié)數(shù)量 (q-1個) 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計三、無波紋最小拍無差控制設(shè)計1. 滿足條件(2) 的要求無波紋要求穩(wěn)態(tài)時的控制信號u*(t)為常值或者0設(shè)系統(tǒng)經(jīng)過 l 個周期達(dá)到穩(wěn)態(tài) 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計三、無波紋最小拍無差控制設(shè)計1. 滿足條件(2) 的要求 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計三、無波紋最小拍無差控制設(shè)計1. 滿足條件(2) 的要求設(shè)P(z), Q(z)為z-1的多項式Q(z)中應(yīng)該包含(1-z-1)q-1應(yīng)含有P(z)，即G(z)所有零點 6.3 一般系統(tǒng)的最小拍無差設(shè)計三、無波紋最小拍無差控制設(shè)計2. 設(shè)計方法G(z):廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)包含n個零點, m個不穩(wěn)定的極點,則 的一般形式 q: 典型輸入函數(shù)決定 為零點因式