第4章 常规及复杂控制技术 计算机控制技术 课件 ppt.ppt

puter Controlled System
中南大学信息科学与工程学院
袁艳
Wednesday, June 06, 2018
第四章常规及复杂控制技术
数字控制器的连续化设计技术
数字控制器的离散化设计技术
纯滞后控制技术
串级控制技术
前馈-反馈控制技术
解耦控制技术
模糊控制技术
数字控制器的设计方法按设计特点分为三大类:
1、模拟化设计方法
先设计校正装置的传递函数D(s),然后采用某种离散化方法,将它变成计算机算法。
2、离散化设计方法
已知被控对象的传递函数或特性G(Z),根据所要求的性能指标,设计数字控制器D(z) 。
3、状态空间设计法
基于现代控制理论,利用离散状态空间表达式,根据性能指标要求,设计数字控制器。能处理多输入-多输出系统。
数字控制器的连续化设计技术
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数字控制器的连续化设计步骤
数字PID控制器的设计
数字PID控制器的改进
数字PID控制器的参数整定
数字控制器的连续化设计步骤
工程上多数情况下被控对象是连续的。这样组成的计算机系统人们称之为“混合系统****惯上也常称为“离散系统”。。
被控对象:其输入输出均为模拟量,是系统的连续部分。
数字控制器:可以是计算机,工业控制机或数字控制器等。
连续化设计方法的假设是认为采样频率足够高(相对于系统的工作频率),以至于采样保持所引进的附加误差可以忽略,则系统可以用连续系统来代替。
D(Z)-数字调节器
Gp(S)-被控对象(过程)传递函数
计算机控制系统典型结构图
一、模拟化设计的过程
1、数字系统模拟化
问题:根据给定的系统性能指标和已知的对象G(s)来设计出模拟控制器D(s), 再离散化为数字控制器D(z) 。
(1)等效的模拟化结构图
。
数字系统模拟化结构图
D(z)-计算机调节模型;H(s)-零阶保持器,G(s)-被控的连续对象;D(s) -等效的模拟调节器。
(2)模拟化的目的
把混合计算机控制系统转化为等效的模拟控制系统,以便按照模拟系统的设计方法,设计调节器D(s)。
(3)模拟化的条件
用数字控制器近似连续控制器,采样周期足够短。
零阶保持器:
结论:可用半个采样周期的时间滞后环节近似。
⑷连续化设计的关键:模拟控制器的离散化
2、模拟化设计过程
第一步:用连续系统的理论确定控制器D(s);
第二步:选择采样周期T
:为系统工作频率
第三步:用合适的离散化方法由D(s)求出D(z) ;
第四步:将D(z)变为差分方程或状态空间表达式形式,并编制计算机程序;
第五步:检查系统性能是否符合设计要求;用混合仿真的方法检查系统的设计与程序编制是否正确。