《MATLAB Simulink與控制系統(tǒng)仿真（第3版）》的課件 第12章 離散控制系統(tǒng)

《MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真（第3版）》

12.1引言12.2離散控制系統(tǒng)基本概念12.3離散控制系統(tǒng)的研究方法12.4Z變換12.5離散控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型12.6離散控制系統(tǒng)性能分析12.7綜合實(shí)例及MATLAB/Simulink應(yīng)用習(xí)題第12章離散控制系統(tǒng)內(nèi)容提要本章主要描述離散控制基本概念及理論知識(shí)，介紹計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)理論、離散控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本方法，以及MATLAB/Simulink在離散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過本章，讀者對(duì)數(shù)字、離散控制系統(tǒng)能有一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)。12.2離散控制系統(tǒng)基本概念離散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式多樣，一般如圖12.1所示，主要由采樣器、數(shù)字控制器、保持器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和測(cè)量變送器構(gòu)成。離散控制系統(tǒng)基本特點(diǎn)離散控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制領(lǐng)域中越來越多地被廣泛應(yīng)用，它具有以下基本特點(diǎn)：（1）以數(shù)字計(jì)算機(jī)為核心組成數(shù)字式控制器，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制要求，控制效果好，并可通過軟件方式改變控制規(guī)律，控制方式靈活；（2）數(shù)字信號(hào)傳輸可有效抑制噪聲，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；（3）可采用高靈敏度的控制元件，提高系統(tǒng)的控制精度；（4）可用一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)幾個(gè)系統(tǒng)的分時(shí)控制，提高設(shè)備利用率，經(jīng)濟(jì)性好；（5）對(duì)于大滯后、大慣性系統(tǒng)，具有較好的控制效果；（6）便于組成功能強(qiáng)大的集散控制系統(tǒng)。12.3離散控制系統(tǒng)的研究方法線性連續(xù)與離散控制系統(tǒng)研究方法類比數(shù)字、離散控制系統(tǒng)的研究主要方法有時(shí)域分析法和頻域分析法。（1）時(shí)域分析法：通過建立時(shí)間域中離散輸入序列與離散輸出序列之間邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，建立n階線性差分方程式并求解。（2）頻域分析法：以Z變換理論為基礎(chǔ)，通過建立反映離散系統(tǒng)輸入/輸出特性的脈沖傳遞函數(shù)，將連續(xù)控制系統(tǒng)的分析計(jì)算方法用于離散控制系統(tǒng)的分析計(jì)算。12.3.2MATLAB中的離散控制系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)12.4.1離散信號(hào)的Z變換12.4.2Z變換與Z反變換常用方法三種常用的Z變換方法。1．部分分式法2．級(jí)數(shù)求和法3．留數(shù)法三種常用的Z反變換法。1．綜合除法2．部分分式展開法3．留數(shù)計(jì)算法12.5離散控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可用時(shí)域數(shù)學(xué)模型和頻域數(shù)學(xué)模型對(duì)線性離散系統(tǒng)進(jìn)行描述，頻域數(shù)學(xué)模型主要是差分方程，頻域數(shù)學(xué)模型主要是脈沖傳遞函數(shù)。連續(xù)系統(tǒng)模型與離散系