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文件名称:自动控制原理课件:线性离散系统分析.pptx
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总页数:59 页
更新时间:2025-05-19
总字数:约1.54千字
文档摘要

线性离散系统分析;1.概述

定义:系统中至少有一处信号在时间上是不连续的,即是脉冲序列或数码,这样的系统称为离散系统。

类型:

采样(脉冲)控制系统:离散信号以脉冲序列形式出现。

数字(计算机)控制系统:离散信号以数码形式出现。;§8.2信号的采样与复现;T—采样周期,k—正整数,kT为理想脉冲出现的时刻。;采样过程的特点:;为无线重复的多个频谱;;Shannon-Nyquist采样定理:;保持器:是一种时域外推装置;2.零阶保持器的频率特性;;3.零阶保持器的近似实现;§8.3z变换及z反变换;8.3.1z变换的定义;;说明:

①通常情况下,一个连续函数如果可求其拉氏变换,则其z变换也可相应求得;如果拉氏变换在s域收敛,则其z变换通常也在z域收敛。

②在z变换过程中,由于考虑的仅是连续时间函数经采样开关采样后的离散时间函数—脉冲序列,或者说考虑的仅是连续时间函数在采样时刻上的采样值,因此上式表达的仅是连续信号在采样时刻上的信息,而不反映采样时刻之间的信息。

为书写方便,通常记为:;级数求和法

———直接将级数展开,用数列公式计算:t→kT;例8-2求e-at(a>0)的E(z)。;例8-4求正弦函数e(t)=sinωt的z变换。;3.留数计算法;例8-4求正弦函数e(t)=sinωt的z变换。;例8-5求;例8-6求;1.线性定理

2.实数位移(平移)定理

3.终值和初值定理

4.复数位移定理

5.卷积定理;;3.复数位移定理;6.卷积(和)定理;8.3.4z反变换;例8.7求;解:;例8.9求;本节结束!;线性离散系统的数学模型有:

差分方程、脉冲传递函数和离散状态空间表达式;离散的差分与连续的微分的对应关系;对于一般的线性定常离散系统,k时刻的输出c(k),不但与k时刻的输入r(k)有关,而且与k时刻以前的输入r(k-1),r(k-2),…有关,同时还与k时刻以前的输出c(k-1),c(k-2),…有关。这种关系一般可用下列n阶前向差分方程描述:;;;3.脉冲传递函数的求法;结论:串联各环节之间有采样开关时,相当于两个独立的离散环节相串联,脉冲传递函数等于串联各环节脉冲传递函数的乘积。;2.串联各环节之间无采样开关;【例8-12】设两个环节???联,分别求出中间有采样开关和无采样开关时系统的开环脉冲传递函数。;3.有零阶保持器ZOH的开环脉冲传递函数;R(z);(2)扰动信号单独作用时,设采样系统结构如下图所示;表8-1为6种常见离散控制系统的方框图及其输出变换C[z]。;1.系统稳定的条件;;双线性变换(w变换):[z]→[w];[w]左半面;用劳斯稳定性判据判断系统稳定性的步骤:;;(1)单位阶跃误差;(2)单位斜坡误差;(3)单位抛物线误差;;图8.24闭环实极点分布与相应瞬态响应形式;结论:

①当极点位于[z]单位圆外时,输出响应为发散序列,系统不稳定;当闭环极点位于[z]单位圆周时,输出响应为等幅脉冲序列,系统处于稳定边界。

②当闭环实极点位于[z]左半单位圆内时,输出响应为衰减交替变号脉冲序列,系统稳定,但动态过程质量较差。

③当闭环复极点位于[z]左半单位圆内时,输出响应为衰减振荡脉冲序列,系统稳定,但动态过程质量欠佳。

④为了使系统具有较为满意的动态性能,其闭环极点最好分布在[z]单位圆内右半部正实轴附近,且尽量靠近原点。;;(3)