課計(jì)算機(jī)控制技術(shù)演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四（優(yōu)選）課計(jì)算機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四第五章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的間接設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，選取和確定控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)使閉環(huán)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)滿足要求。經(jīng)典法間接設(shè)計(jì)法（模擬化設(shè)計(jì)方法）直接設(shè)計(jì)法（數(shù)字化設(shè)計(jì)方法）狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法

現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法

數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)法是先根據(jù)給定的性能指標(biāo)及各項(xiàng)參數(shù)，應(yīng)用連續(xù)系統(tǒng)理論的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)模擬控制器，再按照一定的離散化方法將模擬控制器離散化為數(shù)字控制器。這種等效并不是將模擬控制器Gc(s)簡(jiǎn)單進(jìn)行z變換來得到數(shù)字控制器D(z)的，而應(yīng)通過一定離散化方法使二者有近似相同動(dòng)態(tài)特性和頻率響應(yīng)特性現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法5.1.1各種離散化方法1.反向差分方法（一階向后差分）即用一階反向差分置換一階導(dǎo)數(shù)向后差分矩型積分方法現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四1.反向差分方法（一階向后差分）5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法主要特性s平面與z平面的映射關(guān)系穩(wěn)定，則穩(wěn)定?，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法2.正向差分方法（一階向前差分）即用一階正向差分置換一階導(dǎo)數(shù)向前差分矩型積分方法現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法2.正向差分方法（一階向前差分）主要特性s平面與z平面的映射關(guān)系

正向差分法有可能將s左半平面的穩(wěn)定極點(diǎn)映射到z平面單位圓外成為不穩(wěn)定極點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中很少采用前向差分法作為離散化方法?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法3.雙線性變換方法（Tustin）即梯形面積近似積分梯型積分方法現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法3.雙線性變換方法（Tustin）主要特性s平面與z平面的映射關(guān)系

雙線性變換法將s平面的穩(wěn)定區(qū)域映射為z平面的單位圓內(nèi)部，雙線性變換法的映射為穩(wěn)定映射。

現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法3.雙線性變換方法（Tustin）s平面與z平面的頻率特性關(guān)系在采樣頻率較高、低頻段例幅頻特性連續(xù)環(huán)節(jié)離散環(huán)節(jié)雙線性方法工程上應(yīng)用較為普遍，用于底通環(huán)節(jié)的離散化現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法4.頻率預(yù)曲雙線性變換方法（修正雙線性變換）雙線性變換間有頻率失真，會(huì)使頻率響應(yīng)產(chǎn)生畸變當(dāng)時(shí)，有

頻率預(yù)曲雙線性變換（修正雙線性變換）可以對(duì)頻率響應(yīng)產(chǎn)生畸變進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)在是12頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法修正雙線性變換步驟

將G(s)表示成G(s/n)的形式；用p代替n，對(duì)G(s/p)進(jìn)行雙線性變換或直接：例現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四零極點(diǎn)匹配映射法（73頁(yè)）基本思想：根據(jù)s域與z域的轉(zhuǎn)換關(guān)系z(mì)=eTs，可將s平面的零極點(diǎn)直接一一對(duì)應(yīng)地映射到z平面上，使數(shù)字控制器的零極點(diǎn)與模擬控制器的零極點(diǎn)完全相匹配。G(s)所有的極點(diǎn)和所有的零點(diǎn)按照z=eTs轉(zhuǎn)換(s+a=z-e-aT無(wú)窮遠(yuǎn)處的零點(diǎn)配置在z平面的z=-1處，這些零點(diǎn)是(z+1)n-m。單位延時(shí)，零點(diǎn)數(shù)比極點(diǎn)數(shù)少1.

調(diào)整離散控制器的增益與連續(xù)控制器的增益一致。對(duì)于低通濾波器對(duì)于高通濾波器現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法(見課本73頁(yè))5.零、極點(diǎn)匹配法零極點(diǎn)按z=eTs匹配無(wú)窮遠(yuǎn)處的零點(diǎn)配置在z平面的z=-1處增益匹配例現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四

用各種變換方法得到的等效現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例5.1—天線跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)其數(shù)字控制器，滿足R(s)Y(s)D(s)設(shè)計(jì)連續(xù)控制器現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例5.1—天線跟蹤系統(tǒng)連續(xù)控制器D(s)離散化

選取采樣周期T＝1s，采用零極點(diǎn)匹配方法，進(jìn)行低頻增益匹配現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例5.1—天線跟蹤系統(tǒng)離散控制系統(tǒng)性能現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例5.2—飛行器縱向控制系統(tǒng)R(s)Y(s)D2(s)D1(s)ZOH0.5飛行器縱向方程舵機(jī)結(jié)構(gòu)濾波器62.8rad/s控制器TT=0.025s現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期四5.1離散與連續(xù)等效設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例5.2—飛行器縱向控制系統(tǒng)

控制器結(jié)構(gòu)濾波器在62.8rad/s信號(hào)衰減