离散控制系统

1、第三章 串级控制系统与比值控制系统,组成： 一个调节器，一个控制阀，一个被控制对象，一个测量变送器,定义:就是采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵控制阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。 在多回路控制系统中,有两个被控过程,两套测量变送装置, 两台控制器和一个调节阀构成的系统,3-1 串级控制系统的概念,例3-1 连续槽反应器温度控制,1) 采用单回路控制,分析：当冷却水方面发生扰动，需相继通过3个容积后，1才升高，调节器才动作。,物料方面扰动D1: 流量,入口温度,化学成分,冷。

2、第4章 计算机控制系统的离散化设计,离散化设计法则首先将系统中被控对象加上保持器一起构成的广义对象离散化，得到相应的以Z传递函数，差分方程或离散系统状态方程表示的离散系统模型。然后利用离散控制系统理论，直接设计数字控制器。由于离散化设计法直接在离散系统的范畴内进行，避免了由模拟控制系统向数字控制器转化的过程，也绕过了采样周期对系统动态性能产生严重影响的问题。是目前采用较为广泛的计算机控制系统设计方法。,4.1 最少拍计算机控制系统的设计,最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号。

3、第5章 数字控制系统的 连续离散化设计,设计数字控制系统，就是在已知对象特性的前提下，根据系统动态和稳态性能指标的要求，设计数字控制器。本章介绍数控系统的连续离散化设计 ，是其中的一类设计方法 。设计步骤： 已知对象特性Gs，按连续系统设计。

4、第四章 连续系统的离散化方法,4.1 常微分方程的数值解法,一. 数值求解的基本概念,设微分方程为,则求解方程中函数x(t)问题的常微分方程初值问题,所谓数值求解就是要在时间区间a, b中取若干离散点,求出微分方程在这些时刻的近似值,取前两项近似：,这种方法的几何意义就是把f(t,x)在区间tk,tk+1内的曲边面积用矩形面积近似代替。计算简单，计算量小，而且可以自启动。当h很小时，造成的误差是允许的。该算法具有一阶精度。,取k=0,1,2,N,从t0开始，逐点递推求解t1时的y1， t2时的y2,直至tn时的yn，称之为欧拉递推公式。,矩形面积,1. 欧拉法,欧。

5、1,5.1 连续域离散化设计 5.2 数字PID控制器设计 5.3 控制系统z平面设计性能指标要求 5.4 z平面根轨迹设计 5.5 w变换及频率域设计,2,5.1.1 设计原理和步骤,实质是将数字控制器部分看成是一个整体，其输入和输出都是模拟量，因而可等效为连续传递函数De(s)。,A/D输出与输入关系：,系统低通且 采样频率较高,D/A的频率特性：,等效连续 传递函数,计算机实现算法D(z)的计算表示：,设计时常近似为：,图5-1计算机控制系统典型组成,3,连续域-离散化设计的步骤如下：,第1步：根据系统的性能，选择采样频率，并设计抗混叠前置滤波器。 第2步：考虑ZOH。

6、2019/4/18,第八章 离散控制系统,8.1 引言 8.2 z变换和z反变 8.3 脉冲传递函数 8.4 离散系统数学模型 8.5 离散系统性能分 8.6 数字控制器设计,2019/4/18,8.1 绪言,一、连续系统与离散系统 连续系统：系统中各处的信号都是时间的连续函数。 离散系统：系统中有一处或多处的信号是离散信号。 连续信号：在时间上连续，在幅值上也连续的信号。 离散信号：信号在时间上是离散的脉冲系列。离散信号是通过对连续信号采样得到的，故又称采样信号。,2019/4/18,二、采样过程与采样定理 将连续信号变为离散信号的过程称为采样过程，这一过程是通过采。

7、第二章 离散控制系统,张秦艳,主要内容,2.1 离散系统基本概念 2.2 离散系统的差分方程描述 2.3 Z变换及反变换 2.4 线性离散系统的Z传递函数描述 2.5 线性离散系统的性能分析,2019/5/29,2,张秦艳,2.1 基本概念,离散系统 采样过程 量化过程 采样控制系统,2019/5/29,3,张秦艳,离散系统,离散量：在时间上不连续的物理量。 离散系统：只要有一个以上的物理量是离散量的控制系统。,H,G,2019/5/29,4,张秦艳,模拟量输入通道组成,工业装置,I/O 接 口 电 路,CPU,2019/5/29,5,张秦艳,采样过程,把时间连续的信号变成一连串不连续的脉冲时间序列的过程称。

8、第七章 线性离散控制系统 分析与校正,7 线性离散系统的分析方法,7.1 离散系统的基本概念7.2 信号采样与保持7.3 z变换理论 7.4 离散系统的数学模型 7.5 离散系统的稳定性与稳态误差 7.6 离散系统的动态性能分析,本章主要内容 本章在阐述了离散控制系统相关基本概念后，学习了采样过程及采样定理、保持器的作用和数学模型、z变换的定义和求法、基本性质和z反变换的求法、线性差分方程的建立及其解法、脉冲传递函数的概念及求取方法、离散系统时域分析方法。,本章重点 了解线性离散系统的基本概念和基本定理，把握线性连续系统与线性离散系统。

9、 实验二 离散控制系统分析方法 一 实验目的 利用MATLAB对各种离散控制系统进行时域分析 二 实验指导 1 控制系统的稳定性分析 由前面章节学习的内容可知 对线性系统而言 如果一个连续系统的所有极点都位于s平面的左半平面 则该系统是一个稳定系统 对离散系统而言 如果一个系统的全部极点都位于z平面的单位圆内部 则该系统是一个稳定系统 一个连续的稳定系统 如果所有的零点都位于s平面的左半平面 即所。

10、实验 利用 MATLAB 进行离散控制系统模拟本试验的目的主要是让学生初步掌握 MATLAB 软件在离散控制系统分析和设计中的应用。1连续系统的离散化。在 MATLAB 软件中，对连续系统的离散化主要是利用函数 c2dm( )函数来实现的，c2dm( ) 函数的一般格式为C2dm( num, den, T, method)，可以通过 MATLAB 的帮助文件进行查询。其中：Num：传递函数分子多项式系数；Den：传递函数分母多项式系数；T：采样周期；Method：转换方法；允许用户采用的转换方法有：零阶保持器（ZOH）等五种。2求离散系统的相应：在 MATLAB 中，求采样系统的响应可运用 dste。

11、第7章 离散控制系统,自动控制原理,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,机械工业出版社,2019/10/19,2,离散系统与连续系统相比，既有本质上的不同，又有分析和研究方法的相似性。利用Z变换法研究离散系统，可以将连续系统中的许多概念和方法，推广至离散系统中。本章主要讨论离散时间线性系统的分析方法。首先建立信号采样和保持的数学描述，然后介绍Z变换理论与性质，以及系统的脉冲传递函数，最后研究系统稳定性分析和最少拍系统设计方法。,第7章 离散控制系统,7.1概述 7.2采样过程与采样定理 7.3 Z变换理论 7.4 离散控制系统的数学描。

12、第七章 线性离散控制系统的分析与综合 8.1 离散控制系统概述 8.2 连续信号的采样与复现 8.3 Z变换及Z反变换 8.4 线性离散系统的数学模型 8.5 离散控制系统稳定性分析 8.6 离散控制系统的稳态误差分析 8.7 离散控制系统的动态性能分析 8.8 数字控制器的模拟化设计 8.9 数字控制器离散化设计,8.1 离散控制系统概述 一、离散控制系统特点：从系统结构上看，含有采样开关；从信号传递上看，系统中某一处或几处信号是以脉冲或数字形式传递的。 二、离散控制系统的两种典型结构 1、采样控制系统e(t) 是e(t)连续误差信号经过采样开关后，获得的一。

13、离散控制系统的基本概念和数学基础151143401 陈嘉铭内容提要 1、离散控制系统的基本概念 2、信号的采样与复现 3、离散系统的数学模型离散控制系统 定义：离散控制系统是指信号在传输过程中存在着间歇采样、脉冲序列等离散时间信号传输的控制系统。 分类：1、采样控制系统 解决暂态性能与控制精度间矛盾的断续控制系统2、数字控制系统 以微处理器或计算机为控制器控制连续状态受控对象系统离散控制系统采样控制系统 框图 数字控制系统 框图信号采样与复现定义：采样：系统将连续的模拟量转化为离散量的信号传输过程。复现：系统对 D/A转换。

14、第一、 二章没有作业 第三章的作业 内部模型讲完后的 作业： 2.1、 2.2(a)(c)、 2.3(a)(b)、 2.3(b)draw the block-diagram of the state-space model. Try to compute the transform matrix T when the original system and the changed system are described as follows: When time delay is larger than the sampling period, try to obtain the state-space model of zero-order-hold sampling of the continuous-time system. 2.12(a) 外部模型讲完后的 作业： Let us find the z-transform of the（部分分式法或留数法 均可） )1(1)。

15、自动控制理论多媒体网络课件各章重点 主要内容 习题/例题精选 重要公式及推导 学习讨论 建议及意见教学大纲 - 习题/例题精选 - 第七章习题/例题第八章 例 题 8-1 求单位阶跃函数 1(t)的 z 变换8-2 求下列函数的 z 变换8-3 求下列函数的 z 变换8-4 求下列函数的 z 变换8-5 设已知 .8-6 试求当 k=0,1,2,3,4,时的 f(kT)值。8-7 试用留数法求 f(kT)8-8 求图 7-7所示系统的脉冲传递函数 8-9 求图 7-8所示系统的脉冲传递函数8-10 试求两种连接形式的脉冲传递函数8-11 求系统的脉冲传递函数8-12 求系统的闭环脉冲传递函数8-13 求系统的闭环脉冲传。

16、,第7章,离散控制系统,计算机被引入控制系统后，控制系统中有一部分信号不再是时间的连续函数，而是一组离散的脉冲序列或数字序列，这样的系统称为离散控制系统。,7.1 离散控制系统基本概念,离散控制系统是指系统内的信号在某一点上是不连续的。仔细区分时，又可以把离散控制系统进一步分为采样控制系统和数字控制系统两大类。,7.1.1 采样控制系统,图7-1所示为多点温度采样控制系统。系统内的控制器和对象均是连续信号处理器，用采样开关来解决多个对象共享一个控制器问题。类似的系统称为采样控制系统,图7-1 多点温度采样控制系统,7.1.2 。

17、自动控制理论 Automatic Control Theory讲课教师: 胡学芝联系电话:13986580819,电气与电子信息工程学院,Chapter 8 Discrete Control System,第8章 离散控制系统,本 章 简 介本章讨论线性离散控制系统的系统分析与设计方法。 提出了离散控制系统的基本概念，从而明确离散控制系统的特点和研究方法。 讨论了离散信号的数学描述，介绍了信号的采样与保持、以及z变换工具 。 建立控制系统的数学模型，介绍了离散控制系统的差分方程描述和脉冲传递函数的建立。 主要讨论离散控制系统稳定性、稳态误差以及动态性能的分析。 讨论离散控制系统的综。

18、第八章 离散控制系统,8.1 离散系统及基本概念 8.2 采样过程和采样定理 8.3 信号恢复 8.4 Z变换 8.5 离散系统的数学模型 8.6 离散系统的时域分析 8.7 离散系统的数字校正,自动控制系统的分类:,1. 按照给定信号（输入量）分类,2. 按照系统的数学描述分类,4. 按照信号传递的连续性分类,3. 按照系统输入与输出信号的数量分类,8.1 离散系统及基本概念,控制系统中的信号：,连续信号：在时间上和幅值上都连续的信号；是时间变量的连续函数，在全部时间上都是已知的。,离散信号：只在离散时间上定义的信号，不是时间的连续函数。,脉冲序列：在时间。