成都理工大学：《自动控制原理 Principles of Automatic Control》课程电子教案（PPT课件讲稿）第8章 线性离散系统的理论基础

第8章线性离散系统的理论基础 主要内容 线性离散系统的基本概念 n离散时间函数的数学表达式及采样定理 Z变换 线性常系数差分方程 脉冲传递函数 采样控制系统的时域分析 采样控制系统的频域分析 n小结

3 主要内容 ◼ 线性离散系统的基本概念 ◼ 离散时间函数的数学表达式及采样定理 ◼ Z变换 ◼ 线性常系数差分方程 ◼ 脉冲传递函数 ◼ 采样控制系统的时域分析 ◼ 采样控制系统的频域分析 ◼ 小结 第8章 线性离散系统的理论基础

第8章线性离散系统的理论基础 学习重点 冷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的区别与联系 ☆熟练掌握Z变换、Z变换的性质和Z反变换方法 ☆了解差分方程的定义,掌握差分方程的解法 ☆了解脉冲传递函数的定义,熟练掌握开环与闭环系 统脉冲传递函数的计算方法 ☆掌握线性离散系统的时域和频域分析方法和原则

4 学习重点 ❖ 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的区别与联系 ❖ 熟练掌握Z变换、Z变换的性质和Z反变换方法 ❖ 了解差分方程的定义，掌握差分方程的解法 ❖ 了解脉冲传递函数的定义，熟练掌握开环与闭环系 统脉冲传递函数的计算方法 ❖ 掌握线性离散系统的时域和频域分析方法和原则 第8章 线性离散系统的理论基础

81线性离散系统的基本概念 1.模拟信号(即连续信号) 时间上连续,幅值上也连续的信号。 2.离散的模拟信号 时间上离散,幅值上连续的信号。 3.数字信号 时间上离散,幅值上也是离散的信号; 或 者说,时间上离散,幅值是用一组数码表 示的信号

5 8.1 线性离散系统的基本概念 1. 模拟信号（即连续信号） 时间上连续，幅值上也连续的信号。 2. 离散的模拟信号 时间上离散，幅值上连续的信号。 3. 数字信号 时间上离散，幅值上也是离散的信号； 或 者说，时间上离散，幅值是用一组数码表 示的信号

81线性离散系统的基本概念 4.采样 将模拟信号按一定时间采样成离散的模 拟信号。 5.量化 采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅 值,将其转化成数字信号

6 8.1 线性离散系统的基本概念 4. 采样 将模拟信号按一定时间采样成离散的模 拟信号。 5. 量化 采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅 值，将其转化成数字信号

81线性离散系统的基本概念 6.自动控制系统的分类及特点 连续控制系统 按包含的信 号形式分类 离散控制系统

7 6. 自动控制系统的分类及特点 8.1 线性离散系统的基本概念 连续控制系统 离散控制系统 按包含的信 号形式分类

81线性离散系统的基本概念 (1)连续控制系统 系统中均为模拟信号 e(r) l(1) x(1) D(s) 8

8 8.1 线性离散系统的基本概念 （1）连续控制系统 ——系统中均为模拟信号

81线性离散系统的基本概念 (2)离散控制系统 系统中既含有连续信号[x(,e(),u(.x(O) 又含有离散模拟信气e(O),n(o)]的混合系统。 采样控制系统是由连续的控制对象、离散的控 制器、采样器和保持器等几个环节所组成。 Xr(r e(t) (t) (1) D(z) ZOH W()e(1) (!) 9

9 8.1 线性离散系统的基本概念 （2）离散控制系统 系统中既含有连续信号 又含有离散模拟信号 的混合系统。 采样控制系统是由连续的控制对象、离散的控 制器、采样器和保持器等几个环节所组成。 x t e t u t x t r c ( ), ( ), ( ), ( ) e t u t ( ), ( )      

81线性离散系统的基本概念 7.采样系统的特点 (1)在连续系统中的一处或几处设置采样开 关,对被控对象进行断续控制 (2)通常采样周期远小于被控对象的时间常 数 (3)采样开关合上的时间远小于断开的时间; (4)采样周期通常是相同的

10 （1） 在连续系统中的一处或几处设置采样开 关，对被控对象进行断续控制； （2） 通常采样周期远小于被控对象的时间常 数； （3） 采样开关合上的时间远小于断开的时间； （4） 采样周期通常是相同的。 8.1 线性离散系统的基本概念 7. 采样系统的特点

82离散时间函数的数学表达式及采样定理 1.离散时间函数的数学表达式 2.采样函数f()的频谱分析 3.采样定理 4.信号的复现 11

11 8.2 离散时间函数的数学表达式及采样定理 1. 离散时间函数的数学表达式 2. 采样函数 的频谱分析 3. 采样定理 4. 信号的复现 * f t( )

82离散时间函数的数学表达式及采样定理 1.离散时间函数的数学表达式 (1)采样过程的特点 开关打开时,没有输出; 开关闭合时才有输出,其值等于采样时刻的模拟量(t)。 f(t) f*() T f(t) f(t) 12

12 8.2 离散时间函数的数学表达式及采样定理 开关打开时，没有输出； 开关闭合时才有输出，其值等于采样时刻的模拟量 。 1. 离散时间函数的数学表达式 （1）采样过程的特点 f t( )