新疆大学：《自动控制理论》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 离散控制系统

自动控制理论 第七章离散控制系统 新疆大学电气工程学院

第七章 离散控制系统 新疆大学 电气工程学院 自动控制理论

自动控制理论 第一节引言 如果在系统中一次或几次的信号不是连续的模拟信号，而 是在时间上离散的脉冲或数码信号，这种系统称为离散化控 制系统。 由于这些离散信号是连续函数经采样后形成的，故又称这 类系统为采样控制系统。 e(kT) 1(kT) D/A c(t) r(t) e(f)采样开关和 计算机 和保持器 被控对象 A/D b(t) 测量元件 图7-1计算机控制系统方框图 第七章离散控制系统 2025/1/14

第一节 引言 2 第七章 离散控制系统 2025/1/14 如果在系统中一次或几次的信号不是连续的模拟信号，而 是在时间上离散的脉冲或数码信号，这种系统称为离散化控 制系统。 由于这些离散信号是连续函数经采样后形成的，故又称这 类系统为采样控制系统。 自动控制理论 图7-1 计算机控制系统方框图

自动控制理论 从AWD和D/A转换器看模拟量与数字量之间的转换关系 且两者有着确定的比例关系，因而图7-1可以简化为图7-2 c(1) 计算机 保持器 被控对象 测量元件 图7-2 c(t) 计算机 保持器 被控对象 测量元件 图7-3 第七章离散控制系统 2025/1/14

3 第七章 离散控制系统 2025/1/14 从A/D和D/A转换器看模拟量与数字量之间的转换关系， 且两者有着确定的比例关系，因而图7-1可以简化为图7-2 图7-2 图7-3 自动控制理论

自动控制理论 采取分时处理方式，用一台计算机控制多个被控对象。 D/A 对象1 D/A 对象2 D/A 对象3 计算机 A/D 图7-4 第七章离散控制系统 2025/1/14

4 第七章 离散控制系统 2025/1/14 采取分时处理方式，用一台计算机控制多个被控对象。 图7-4 自动控制理论

自动控制理论 ※计算机控制系统的优点 1)有利于系统实现高精度 2)有效地抑制噪声，提高了系统抗扰动的能力 3)不仅能完成复杂的控制任务，而且易于实现修改控制器的参数 4)有显示、报警等多种功能 分析离散系统的常用方法有两种：Z变换法和状态空间分析法。 5 第七章离散控制系统 2025/1/14

5 第七章 离散控制系统 2025/1/14 1）有利于系统实现高精度 2）有效地抑制噪声，提高了系统抗扰动的能力 3）不仅能完成复杂的控制任务，而且易于实现修改控制器的参数 4）有显示、报警等多种功能 自动控制理论 计算机控制系统的优点 分析离散系统的常用方法有两种：Z变换法和状态空间分析法

自动控制理论 第二节信号的采样与复现 一、采样过程 把连续信号变成脉冲或数字序列的过程叫做采样，把采 样后的离散信号恢复为连续信号的过程称为信号的复现。 f() f(t)小 图7-5 第七章离散控制系统 2025/1/14

第二节 信号的采样与复现 把连续信号变成脉冲或数字序列的过程叫做采样，把采 样后的离散信号恢复为连续信号的过程称为信号的复现。 f (kT) 6 第七章 离散控制系统 2025/1/14 一、采样过程 图7-５ 自动控制理论

自动控制理论 f*(1) f'0=fu0o四 0T2T3T475T6T77 图7-6 式中： (7-1) fd)=∑6-kT) ,KT一脉冲出现时刻 k=-00 f()=∑fkT)δt-kT) (7-2) 第七章离散控制系统 2025/1/14

* ( ) ( ) ( ) T f t f t t =  * ( ) ( ) k f t t kT   =− = −  * ( ) ( ) ( ) k f t f kT t kT   =− = −  第七章 离散控制系统 2025/1/14 7 式中： ，KT —脉冲出现时刻 （7-2） （7-1） 图7-６ 自动控制理论

自动控制理论 6r(t) f( -4T-3T-2T-T O T 2T 3T 4T a f*(1) 6r(t) f() 幅值调制器 f*(1) 1 6 2T 3T 4T 5T 6T 7T 图7-7 考虑当t<0时，f)=0,则有 f'()=∑f(kT)6(u-kT) (7-3) k=0 第七章离散控制系统 2025/1/14

* 0 ( ) ( ) ( ) k f t f kT t kT   = = −  8 第七章 离散控制系统 2025/1/14 图7-7 考虑当t<0时，f(t)=0，则有 （７-３） 自动控制理论

自动控制理论 o(t-kT)一脉冲产生的时刻；f(kT)一KT时刻的脉冲强度； 把窄脉冲信号当理想脉冲信号处理是近似的，也是有条件的。 二、采样定理 设用于调制器载波的窄脉冲信号为？，()；如图7-8所示。用傅 立叶级数表示为 p,0=2a,e (7-4) kπt 1 1 sin T (7-5) T kπt T 9 第七章离散控制系统 2025/1/14

 (t − kT) f (kT)   =− = k j k t T k s P t a e  ( ) 2 2 sin 1 1 1 jk ts T e k T k T a e dt T T k T     − − = =  9 第七章 离散控制系统 2025/1/14 ─ 脉冲产生的时刻； ─ KT时刻的脉冲强度； 把窄脉冲信号当理想脉冲信号处理是近似的，也是有条件的。 二、采样定理 设用于调制器载波的窄脉冲信号为 ；如图7-8所示。用傅 立叶级数表示为 （7-4） （7-5） 自动控制理论 ( ) P t T

自动控制理论 1 其中，a≤7若令 1 则a= 4=0.984 T 4,=0935 T Pr(1 u 图7-8 10 第七章离散控制系统 2025/1/14

10 第七章 离散控制系统 2025/1/14 10 1 T =  其中, T a 1 0 = T ak 1  T a 0.984 1 = T a 0.935 若令 则 2 = . 图7-８ 自动控制理论