✓ 降阶观测器
✓ 调节器件设计(状态反馈控制与状态观测器的组合)
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PPT教学课件
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✓ 线性离散系统的离散状态空间表达式的求解
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计算机控制系统的分析方法
➢ 离散状态空间分析：
✓ 线性离散系统的Z传递矩阵 ✓ 线性离散系统的Z特征方程 ✓ 线性离散系统的能控性和能观性 ✓ 计算机控制系统的离散状态空间表达式
✓ 连续环节的离散化 ✓ 离散部分 ✓ 整个计算机控制系统
✓ 数字PID位置式算法 ✓ 数字PID的增量式算法
✓ 数字PID算法的改进 ✓ 复杂控制
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计算机控制系统的设计方法
➢ 复杂控制
✓ 串级控制 ✓ 特点 ✓ 串级控制的计算机控制系统算法
✓ 前馈控制 ✓ 特点 ✓ 前馈控制器的设计 ✓ 带有前馈控制的计算机控制系统算法
✓ 史密斯补偿控制 ✓ 特点 ✓ 史密斯补偿器的设计 ✓ 带有史密斯补偿器的计算机控制系统算法
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内容提要
➢ 计算机控制系统的数学模型 ➢ 计算机控制系统的分析方法 ➢ 计算机控制系统的设计方法
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计算机控制系统的设计方法
➢ 模拟化设计 ➢ 离散化设计 ➢ 离散状态空间设计
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计算机控制系统的设计方法
➢ 模拟化设计
✓ 模拟化设计的基本步骤 ✓ 模拟控制器离散化的方法 ✓ 数字PID控制器的设计
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计算机控制系统的设计方法
➢ 离散化设计
✓ 达林算法
✓ 设计步骤 ✓ 振铃现象的消除
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计算机控制系统的设计方法
➢ 离散状态空间设计
✓ 基于状态反馈控制的极点配置设计
Hale Waihona Puke ✓ 设计的基本步骤✓ 状态观测器设计
✓ 全阶预测观测器
✓ 设计的基本步骤
✓ 全阶现实观测器
✓ 设计的基本步骤
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计算机控制系统的分析方法
➢ 稳定性分析：
✓ 稳定的充要条件： ✓ 判定方法：
✓ 离散劳斯判据 ✓ 朱利判据
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计算机控制系统的分析方法
➢ 过渡过程分析：
✓ 输出响应： ✓ 稳态误差：0、1、2、3型系统在单位阶跃、单位
速度、单位加速度信号输入下的稳态误差。
Z变换的性质 Z变换的求法 Z反变换的求法 ✓ 脉冲传递函数：计算机控制系统的闭环脉冲传递 函数
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内容提要
➢ 计算机控制系统的数学模型 ➢ 计算机控制系统的分析方法 ➢ 计算机控制系统的设计方法
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计算机控制系统的分析方法
➢ 稳定性分析 ➢ 过渡过程分析 ➢ 根轨迹分析 ➢ 频率特性分析 ➢ 离散状态空间分析
✓ 编码： 双 极 性 信 号 的 编 码 方 式
✓ 解码： ✓ 保持： 零 阶 保 持 器 的 传 递 函 数 、 幅 频 特 性 、 相 频 特 性
最 简 单 的 零 阶 保 持 器
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计算机控制系统的数学模型
➢ 线性离散系统的数学描述方法：
✓ 差分方程 ✓ Z变换：Z变换的定义
内容提要
➢ 计算机控制系统的数学模型 ➢ 计算机控制系统的分析方法 ➢ 计算机控制系统的设计方法
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计算机控制系统的数学模型
➢ 信号变换理论 ➢ 线性离散系统的数学描述方法
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计算机控制系统的数学模型
➢ 信号变换理论：
计算机控制系统中的信号转换包括以下过程：
✓ 采样： 香 农 采 样 定 理 ✓ 量化： 量 化 过 程 ， 量 化 单 位
➢ 相频特性图（横坐标：频率的对数分度，纵坐标： 相角）
➢ 离散系统伯德图上的奈奎斯特稳定判据 ➢ 离散系统伯德图上的相对稳定性
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计算机控制系统的分析方法
➢ 离散状态空间分析：
✓ 线性离散系统的离散状态空间表达式 ✓ 如何得出线性离散系统的离散状态空间表达式
✓ 差分方程导出 ✓ 脉冲传递函数导出
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计算机控制系统的分析方法
➢ 根轨迹分析: (由开环脉冲传递函数确定闭环 极点)
✓ 根轨迹法绘制的11条规则
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计算机控制系统的分析方法
➢ 频率特性分析 (开环脉冲传递函数)：
✓ 极坐标图（奈魁斯特图） ✓ 对数频率特性法（伯德图）
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计算机控制系统的分析方法
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计算机控制系统的设计方法
➢ 离散化设计
✓ 最少拍控制器的设计步骤
✓ 广义对象不含单位圆上和单位圆外的零极点以及纯滞后 环节时
✓ 广义对象含单位圆上和单位圆外的零极点以及纯滞后环 节时
✓ 最少拍控制器的改进
✓ 无纹波设计 ✓ 非最少的有限拍设计 ✓ 惯性因子
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➢ 频率特性分析 (开环脉冲传递函数)：
✓ 极坐标图（奈魁斯特图）
✓ 幅相频频率特性图（横坐标是实轴，纵坐标是虚轴） ✓ 离散系统的奈魁斯特稳定判据 ✓ 离散系统的相对稳定性
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计算机控制系统的分析方法
➢ 频率特性分析 (开环脉冲传递函数)：
➢ 对数频率特性法（伯德图）
➢ 幅频特性图（横坐标：频率的对数分度，纵坐标： 幅值）