第三章__PID控制VIP免费

1第三章数字控制器模拟化设计张媛媛2参考文献王正林.过程控制与Simulink应用刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真3第一节模拟控制器与数字控制器在数字控制系统中用数字控制器代替模拟控制器。控制过程如下：首先通过模拟量输入通道对控制参数进行采集，并将其转换为数字量，然后送入计算机后按一定的算法进行处理，运算结果由模拟量输出通道转换为模拟量输出。并通过执行机构控制被控对象，以达到期望的控制效果。在计算机控制系统中，计算机就充当了数字控制器的角色。A/D控制规律计算程序D/A执行机构被控对象被控量检测装置给定值反馈量计算机-4数字控制器的必要性1、模拟控制器难以实现复杂的控制规律。2、计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制。3、计算机除实现PID数字控制外，还能够实现监控、数据采集、数字显示等功能。5计控系统的两种看法计控系统是混合系统。计算机信号是离散的，被控对象的信号是模拟的。被控对象、A/D、微机、D/A构成的系统；该系统的输入和输出都是模拟量，可以将该系统近似看成是一个连续变化的模拟系统。可以用拉氏变换来分析。D(s)是较正装置（模拟控制器）的传递函数；G(s)是被控对象的传递函数。微机D/A被控对象输入输出A/DD(s)G(s)R(S)C(S)－U(S)E(S)6微机、D/A、被控对象、A/D构成的系统；该输入和输出又都是数字量，所以该系统又具有离散系统的特性，可以用Z变换来分析。Zoh(s)是零阶保持器的传递函数；G(s)是被控对象传递函数；D(z)是数字控制器的脉冲传递函数。zoh(s)G(s)R(S)C(S)－D(z)7设计数字控制器的两种途径在一定条件下，将计控系统近似看成模拟系统，用连续系统的理论来进行动态的分析和设计，再将结果变成数字计算机的算法。这种方法叫模拟化设计方法，又叫间接设计法。把计控系统作适当的变换，变成纯粹的离散系统，用Z变换等工具进行分析设计，直接设计出控制算法。这种方法叫离散化设计方法，又叫直接设计法。8模拟化设计方法的特点模拟化设计方法可引用成熟的经典设计理论和方法。但在“离散”处理时，系统的动态特性会因采样频率的减小而改变，甚至导致闭环系统的不稳定。只是一种近似的方法。参见自控书。9模拟化设计方法（间接法）的基本思路在一定的条件下（采样频率足够高），将系统看成是连续的模拟系统，用已知的连续系统的设计方法（根轨迹法，频域设计法等）设计一个闭环控制系统的模拟控制器D(s)（校正环节），数学工具是拉氏变换。然后再用本章介绍的离散化方法将D(S)离散化为D(z)。该法对采样频率的要求比较严格，仅适用于一些慢变信号的控制，否则误差比较大。10－设计假想的连续控制器D(s)－选择采样周期T－将D(s)离散化为D(z)－设计由计算机实现的控制算法－校验模拟化设计方法（间接法）的步骤11数字控制器的连续化设计步骤1.设计步骤的第一步：假想的连续控制器D(S)以前，我们在设计连续系统时，只要给定被控对象的模型，期望的性能指标，我们就可以设计了。因此，我们设计的第一步就是找一种近似的结构，来设计一种假想的连续控制器D(S)，这时候我们的结构图可以简化为：已知G(S)来求D(S)的方法有很多种，比如频率特性法、根轨迹法。D(s)G(s)e(t)u(t)r(t)y(t)+_12控制系统的设计问题的三个基本要素为：模型、性能指标和容许控制。如果是时域性能指标，如上升时间、调节时间（响应到达并保持在终值±5%内所需的时间）、超调量、阻尼比、稳态误差等，可采用根轨迹法校正；或转换为频域性能指标，由频率特性法校正。如果是频域性能指标，如相角裕度、幅值裕度、静态误差系数、谐振峰值、闭环带宽等，一般采用频率法校正；或转换为时域性能指标，由根轨迹法校正。实际上，工程技术界多习惯采用频率法。132．选择采样周期T香农采样定理给出了从采样信号恢复连续信号的最低采样频率。计控系统中，一般由零阶保持器H(S)来实现离散信号恢复为连续信号。零阶保持器将对控制零阶保持器将对控制信号产生滞后。信号产生滞后。因此，采用间接设计方法，用数字控制器去近似连续控制器，要有相当短的采样周期。14第二节离散化设计方法一、差分变换法把连续校正装置传...