数字控制器的连续化设计VIP免费

数字控制器设计本章要点1.连续化设计方法重点：数字PID设计2.直接离散化设计方法重点：最少拍控制算法3.大林算法与纯滞后控制4.模糊控制基础本章主要内容引言9.1数字控制器的连续化设计9.2数字控制器的离散化设计9.3模糊控制技术本章小结思考题引言自动化控制系统的核心是控制器。控制器的任务是按照一定的控制规律，产生满足工艺要求的控制信号，以输出驱动执行器，达到自动控制的目的。在传统的模拟控制系统中，控制器的控制规律或控制作用是由仪表或电子装置的硬件电路完成的，而在计算机控制系统中，除了计算机装置以外，更主要的体现在软件算法上，即数字控制器的设计上。9.1数字控制器的连续化设计主要知识点:9.1.1数字控制器的连续化设计步骤9.1.2数字PID控制算法9.1.3数字PID的改进9.1.4数字PID的参数整定9.1.1数字控制器的连续化设计步骤基本设计思想设计假想连续控制器离散化连续控制器离散算法的计算机实现与校验连续化设计的基本思想r(t)y(t)TD(z)e(t)e(k)Tu(k)H0(s)u(t)G(s)把整个控制系统看成是模拟系统，利用模拟系统的理论和方法进行分析和设计，得到模拟控制器后再通过某种近似，将模拟控制器离散化为数字控制器，并由计算机来实现。D(s)设计假想连续控制器1.原则上可采用连续控制系统中各种设计方法工程上常采用已知结构的PID控制算法2.零阶保持器的处理方法（1）采样周期足够小时，可忽略保持器，（2）W变换设计法：利用下面公式离散化后再进行W变换,按G(w)进行连续化设计1()()(1)GsGzzsZ1/21/2()()TzTGGz连续控制器的离散化离散化方法：3.零极点匹配法：1.双线性变换法：11211()()zsTzDzDs2.向后差分法：11()()zsTDzDs1212()()()()()()()smnKszszszDsspspsp1212(1)()()()(1)()()()()mnzTzTzTnmzpTpTpTKzezezezDzzezeze离散算法的计算机实现10111()()()1mmnnUzbbzbzDzEzazaz1212101()()()()()nnmmUzazazazUzbbzbzEz12()(1)(2)()nukaukaukaukn01()(1)()mbekbekbekm设计性能校验：常采用数字仿真方法验证9.1.2数字PID控制算法•PID控制算法的优越性：c.算法简单，易于掌握；a.P、I、D三个参数的优化配置，兼顾了动态过程的现在、过去与将来的信息，使动态过程快速、平稳和准确；b.适应性好，鲁棒性强；动画链接理想PID控制算法pd0i1d()()()()dtetutKetetdtTTtpdi()1()1()UsGsKTsEsTs连续形式离散等效：以求和替代积分，向后差分替代微分00()()ktietdtTei()()(1)detekekdtT0()(1)()()()kpdiiTekekukKekeiTTT0()()()()(1)kpidiukKekKeiKekek位置算式动画链接理想PID的递推算式向后差分法离散化1(1)/()()()()szTUzGzGsEz11(1)1(1)dpiTTzKTzT11211(1)(1)1dpiTTKzzzTT1211(1)(12)1dddpiTTTTKzzzTTTT112(1)()(1)(12)()dddpiTTTTzUzKzzEzTTTT动画链接理想PID的增量差分形式012()()(1)(2)ukqekqekqek()(1)()ukukuk012(1)2(1)dpidpdpTTqKTTTqKTTqKT其中动画链接实际微分PID控制算法pdi()11()1()1fUsGsKTsEsTsTs实际微分PID的一种连续形式理想微分PID的不足：（1）干扰作用下机构动作频繁（2）微分输出常越限,不能充分发挥作用动画链接实际微分的离散化1(1)/()()()()szTUzGzGsEz1111(1)11(1)/(1)dpfiTTzKTzTTzT12111(1)(12)(1)()pdddffiKTTTTTzzzTTTzTTTT112()()(1)(12)()dddffpiTTTTTTTzUzKTzzEzTTTT差分形式1234()(1)()(1)(2)()(1)()ukCukCekCekCekukukuk...