x3数字控制器的设计.pptx

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本章要求
基本要求:熟练掌握数字PID控制算法及改进算法;
理解数字PID控制器的工程实现及参数整定方法;
了解数字控制器的直接设计方法。
重点:数字PID控制算法及改进算法
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本章提要
数字控制器是计算机控制系统的核心组成
部分,是在被控对象数学模型或操作人员的先
验知识基础上进行设计,并用计算机软件实现
的某种控制算法。数字控制器的设计方法可以
分为:模拟设计方法和离散化设计方法。
本章主要介绍数字PID控制算法及其改进、
数字PID的工程实现和参数整定以及数字控制器
的直接设计方法。
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第11章直接数字控制系统
直接数字控制系统概述
过程输入输出通道
数字滤波与数据处理
数字PID控制技术
数字控制系统的设计与实现
数字控制器的直接设计方法
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第11章直接数字控制系统
工程上的被控对象大都是连续的,所组成的
计算机控制系统为混合系统或称离散系统。数字
控制器的设计方法分为模拟化设计方法和离散化
设计方法。
模拟化设计方法:(采样频率足够高)
用连续系统理论确定控制器D(s);
用合适的离散化方法由D(s)求出D(z);
检查系统性能是否符合要求;
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;
用混合仿真的方法进行检验。
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第11章直接数字控制系统
离散化设计方法:
首先将保持器和被控对象所组成的连续部分用
合适的方法离散化。从而使整个系统完全变成离散
系统,然后用离散控制系统的设计方法来确定数字
控制器,最后用计算机实现。
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直接数字控制技术概述
PID控制算法是计算机控制的一个广泛应用的基本算法。
第11章直接数字控制系统 直接数字控制技术概述
数字控制器D(z)的设计要分两步走:先设计一个模拟控制器D(s),然后采用某种离散化方法应用于模拟控制器,获得对应的数字控制器D(z)。这种方案称为连续化设计法,也称为间接设计法。
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数字控制器D(z)可直接用z传递函数来设计,也就是在z域中直接按离散控制理论设计数字控制器。这种方案称为离散化设计法,也称为直接设计法。
第11章直接数字控制系统 直接数字控制技术概述
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模拟控制器的离散化,就是利用某种离散化方法,由D (s)求出相应的D (z),并使D (z)的动态特性近似于D (s)的动态特性。下面介绍工程上实用的近似离散化方法。

后向差分变换法的主要特点如下:
1)使用方便,不要对D (s)进行因式分解。
2)D(s)稳定,D (z)也稳定。
3)D(z)不能保持和D (s)相同的频率响应。
模拟控制器的离散化
离散化公式
第11章直接数字控制系统 直接数字控制技术概述
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双线性变换法的主要特点如下:
1)应用方便,可用计算机计算D(z)的系数
2)离散化精度高于差分变换法。
3)D(s)稳定,D(z)也稳定。
4)D(z)不能保持和D(s)相同的频率响应。
离散化公式
模拟控制器的离散化
第11章直接数字控制系统 直接数字控制技术概述
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理想微分PID控制
模拟PID控制的理想算式
传递函数
方框图
第11章直接数字控制系统 直接数字控制技术概述