離散系統(tǒng)控制理論

離散系統(tǒng)控制理論演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)優(yōu)選離散系統(tǒng)控制理論ppt目前二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)3第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)性能分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)目前四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)51、采樣過(guò)程7.1.1信號(hào)的采樣目前五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)62、采樣信號(hào)的數(shù)學(xué)表述目前六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)7目前七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)8采樣信號(hào)的頻譜，及與連續(xù)信號(hào)頻譜的關(guān)系3、采樣定理

目前八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)9從采樣信號(hào)中不失真地恢復(fù)出原來(lái)的連續(xù)信號(hào)理想情況目前九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)10零階保持器7.1.2采樣信號(hào)的保持目前十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)11零階保持器的傳遞函數(shù)

零階保持器的傳遞函數(shù)為

目前十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)12零階保持器的特性：（1）低通特性（2）相角遲后特性（7）時(shí)間遲后特性（平均遲后時(shí)間T/2）零階保持器的頻率特性相角目前十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)13采樣周期T＝1采樣周期T＝2目前十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)14采樣周期T＝7采樣周期T＝4目前十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)15第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞變換7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)16

7.2.1差分方程的概念

目前十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)17設(shè)系統(tǒng)輸入在一個(gè)采樣周期內(nèi)保持不變，則

7.2.2微分方程描述的差分化

求微分方程等價(jià)的差分方程微分方程對(duì)應(yīng)的等價(jià)差分方程為目前十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)187.2.3差分方程的遞推解法

…...目前十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)197.2.4差分方程的經(jīng)典解法1.奇次解2.特解3.全解目前十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)20第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前二十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)21

離散序列{f(k)}，k=0,1,2,…的Z變換7.3.1Z變換的定義

目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)22

，

典型信號(hào)的Z變換

目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)23

目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)247.3.2Z變換的基本定理

(1)線性定理(2)滯后定理

目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)25滯后定理的證明

目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)26(3)超前定理及證明目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)27(4)初值定理及證明目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)28(5)終值定理及證明目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)297.3.3Z變換的基本方法

1、冪級(jí)數(shù)求和法2、部分分式法3、留數(shù)計(jì)算法4、查表法目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)30

例7.14求的Z變換。

目前三十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)31

目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)321、冪級(jí)數(shù)展開(kāi)法（長(zhǎng)除法）例7.3.4Z逆變換

目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)33例7.18目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)34

2、部分分式法目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)35例7.19目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)367.3.5差分方程的Z變換解法目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)37第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)38

7.4.1Z傳遞函數(shù)的概念

系統(tǒng)G(z)R(z)C(z)在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)（環(huán)節(jié)）輸出采樣信號(hào)的Z變換與輸入的采樣信號(hào)的Z變換之比，稱為該系統(tǒng)（環(huán)節(jié)）的Z傳遞函數(shù)。若某離散系統(tǒng)由如下的差分方程描述：目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)39

為系統(tǒng)G(s)的脈沖響應(yīng)函數(shù)。

目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)407.4.2開(kāi)環(huán)Z傳遞函數(shù)目前四十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)41例7.25某系統(tǒng)中鎖相環(huán)的方框圖，求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)Z傳遞函數(shù)。

目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)42

閉環(huán)離散系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)和誤差z傳遞函數(shù)7.4.3閉環(huán)Z傳遞函數(shù)目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)43

例7.27閉環(huán)離散系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)和誤差z傳遞函數(shù)目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)44

7.4.4帶有擾動(dòng)的系統(tǒng)的輸出Z變換式目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)45

帶有擾動(dòng)的系統(tǒng)的輸出Z變換式目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)46第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)47設(shè)離散系統(tǒng)的特征方程為：朱利表朱利表構(gòu)成

7.5.1朱利穩(wěn)定判據(jù)目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)48

線性離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為：朱利表目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)49例7.28已知系統(tǒng)的特征方程為，判別系統(tǒng)穩(wěn)定性。因?yàn)椴粷M足或者因?yàn)?，所以該系統(tǒng)不穩(wěn)定。例7.29已知系統(tǒng)的特征方程為，判別系統(tǒng)穩(wěn)定性。D(1)=5.7>0，D(-1)=-0.1<0，滿足朱利判據(jù)的前三個(gè)條件，下面再列表檢驗(yàn)是否滿足后面的條件：滿足約束條件該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)507.5.3修正勞斯穩(wěn)定判據(jù)7.5.2舒爾-科恩穩(wěn)定判據(jù)目前五十頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)51第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)527.6.1離散系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標(biāo)（1）（最大）超調(diào)量（2）（最大）超調(diào)時(shí)間

（3）穩(wěn)態(tài)誤差

（4）調(diào)節(jié)時(shí)間

目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)537.6.2離散系統(tǒng)極點(diǎn)分布與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)541.實(shí)軸上的單極點(diǎn)對(duì)于極點(diǎn)的不同位置，有不同的序列（1）當(dāng)是發(fā)散序列（2）當(dāng)（5）當(dāng)（4）當(dāng)（3）當(dāng)是等幅序列是單調(diào)衰減正序列，且越小，衰減越快是交替變號(hào)的衰減序列，且越小，衰減越快是交替變號(hào)的等幅序列（6）當(dāng)是交替變號(hào)的發(fā)散序列目前五十四頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)552.共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)目前五十五頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)56第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前五十六頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)577.7線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析設(shè)在Z平面以原點(diǎn)為圓心的單位圓上和單位圓外沒(méi)有極點(diǎn)，則離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的終值為目前五十七頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)58目前五十八頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)59第7章離散系統(tǒng)控制理論7.1信號(hào)的采樣與保持7.2差分方程7.3Z變換7.4Z傳遞函數(shù)7.7線性離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析7.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.8線性離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法7.6線性離散系統(tǒng)的暫態(tài)分析7.9MATLAB在離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用目前五十九頁(yè)\總數(shù)六十三頁(yè)\編于十六點(diǎn)60

7.8.1數(shù)字PID控制稱為位置式PID算式或點(diǎn)位型PID算式。位置式算法每次輸出與過(guò)去全部狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要用到過(guò)去偏差的累加值容易產(chǎn)生較大的積累誤差。故通常采用下列所謂的增量式PID算式，或稱為速度型PID算式。

連續(xù)