1、2020/8/1，電腦控制技術(shù)，第1，5章數(shù)據(jù)處理和控制戰(zhàn)略，數(shù)據(jù)處理控制戰(zhàn)略，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，2，數(shù)字控制器設(shè)計技術(shù)數(shù)字過濾和數(shù)據(jù)2020/8/1，電腦控制技術(shù)， 控制器的控制規(guī)則及其數(shù)字控制算法設(shè)計大多數(shù)電腦控制系統(tǒng)是由數(shù)字信號處理過程控制計算機和連續(xù)控制過程組成的數(shù)字信號和連續(xù)信號共存的“混合系統(tǒng)”數(shù)字控制器的分析和設(shè)計方法數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，5，5.1.1數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)，概述數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計是控制電路中所有零次保持器和取樣器設(shè)計問題G(s)是控制對象的傳遞函數(shù)，H(s)是零次占有者，D(z)是

2、數(shù)字控制器。設(shè)計問題是根據(jù)已知的系統(tǒng)性能指標(biāo)和G(s)設(shè)計數(shù)字控制器D(z)。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，6，5.1.1數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)，數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計階段設(shè)計虛擬連續(xù)控制器選擇采樣周期T將D(s)離散化為D(z)。計算機實現(xiàn)的控制算法驗證，2020，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，8，5.1.1數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)，(2)采樣周期T采樣定理選擇：采樣周期T/max很難確定模擬信號最大角頻率max，因為控制對象的物理過程和參數(shù)變化很復(fù)雜。采樣定理理論上提供了采樣周期的上限，實際采樣周期的選擇包括系統(tǒng)控制質(zhì)量的要求、執(zhí)行機構(gòu)的特性、控制系統(tǒng)抗干擾和快速響應(yīng)的要求、計算工作量

3、、電腦成本、控制對象的時間常數(shù)Tp和純延遲時間、2020/8/1、電腦控制技術(shù)5.1.1數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)、 (3)將D(s)離散到D(z)中常用的連續(xù)系統(tǒng)的方法：雙線性變換方法反向差分方法前向差分方法沖擊響應(yīng)不變量法零極點匹配方法零階保持方法，2020/8/1，2020/8/1，系列可擴展，對2020/8/1，電腦控制技術(shù)，13，5.1.1數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)，(4)計算機實施的控制算法設(shè)計，數(shù)字控制器D(z)的通用格式設(shè)置，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，14，5.1.1數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計技術(shù)，(5)驗證控制器D(z)設(shè)計完成，取得控制算法后，應(yīng)確保閉環(huán)特性符合設(shè)計要求。您可以

4、使用數(shù)字仿真進行驗證。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，15，5.1.2數(shù)字控制器的離散設(shè)計技術(shù)，數(shù)字控制器的連續(xù)設(shè)計概述，移植到計算機以獲得滿意的控制效果。由于控制操作要求，如果選定的采樣周期較大或控制質(zhì)量要求較高，則必須在控制對象的特性中直接根據(jù)電腦控制理論(采樣控制理論)設(shè)計數(shù)字控制器。這種方法稱為離散化設(shè)計方法離散化設(shè)計技術(shù)。比連續(xù)設(shè)計技術(shù)更一般的意義。根據(jù)采樣控制系統(tǒng)的特性進行分析和綜合，并結(jié)合相應(yīng)的控制規(guī)則和算法、2020/8/1、電腦控制技術(shù)、16，5.1.2數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)、設(shè)計問題下圖中，Gc(s)是控制對象的連續(xù)傳輸函數(shù)、2020/8/1、電腦控制技術(shù)、17，根據(jù)格

5、式(5.14)獲得數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D (Z)。D(z)控制算法遞歸計算公式，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，19，5.1.2數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)，G(z)控制算法：數(shù)字控制器G(z)設(shè)置，2020/8/1數(shù)據(jù)處理需要通過數(shù)字濾波器進行實際測試的參數(shù)，有時不能直接使用時需要一些處理，例如線性化、校正操作、尺度轉(zhuǎn)換等。，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，23，5.2.1數(shù)字濾波器可以反復(fù)調(diào)用。方便靈活的數(shù)字濾波方法平均濾波方法、中值濾波慣性濾波方法、節(jié)目判斷濾波準(zhǔn)備、2020/8/1、電腦控制技術(shù)、24，5.2.1數(shù)字濾波-平均濾波方法、(1)降低系統(tǒng)隨機干擾對算術(shù)平均數(shù)采集結(jié)果的影響

6、的M值決定了信號平滑度和靈敏度。適用于平穩(wěn)處理流動、壓力和沸騰液面等周期采樣信號。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，25，5.2.1數(shù)字濾波器-平均濾波方法，2020/8/1，電腦控制技術(shù)，26，5.2.1數(shù)字濾波器-平均濾波方法，(2)加權(quán)平均濾波算術(shù)平均數(shù)濾波對每個采樣值具有相同的權(quán)重適用于純滯后大、采樣周期短的過程。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，27，5.2.1數(shù)字濾波器-中值濾波方法，中值濾波的基本原理是參數(shù)連續(xù)采樣N次，將N次采樣值從小到大，從小到大排隊，將中值作為此次采樣值。適用范圍對消除偶然因素引起的波動或取樣器不穩(wěn)定引起的誤差引起的脈動干擾很有效。如果變量變化緩慢，請考慮使用中

7、值濾鏡效果。實際上，必須正確選擇n值。如果選擇太小，則不能刪除碰撞。n牙齒太大會導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)的延遲太大，從而降低系統(tǒng)性能。一般來說，n是3-5次。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，28，5.2.1數(shù)字濾波-中值濾波方法，平均濾波對具有周期性干擾噪聲的信號更有效，中值濾波對偶然產(chǎn)生的脈沖干擾信號具有良好的濾波效果，并且結(jié)合濾波效果更好。方法是連續(xù)采樣M次，也可以通過從采樣值中刪除最大值和最小值，對剩馀(m-2)個采樣值進行算術(shù)平均。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，29，5.2.1數(shù)字濾波-慣性濾波方法，慣性濾波方法基本概念軟件實現(xiàn)RC低通濾波功能，動態(tài)方程為Tf=RC，濾波時間常數(shù)離散化后動態(tài)方程

8、，T為采樣周期，2020/8/如果采樣信號由于隨機干擾而使采樣數(shù)據(jù)遠(yuǎn)離實際值，則可以使用節(jié)目判斷過濾器。一般來說，兩種茄子類型的限制過濾器車速限制過濾器、2020/8/1、電腦控制技術(shù)、31，5.2.1數(shù)字過濾器也就是說，| y (k)-y (k-1) |，y0，y(k)=y(k)，y0，y (k)=y (k-1)2020加權(quán)平均遞歸過濾器適用于前后大的過程。中值濾波和節(jié)目判斷濾波適用于偶然發(fā)生的脈沖干擾。慣性過濾器適用于高頻干擾。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，34，目的處理后，可以直接參考樣本數(shù)據(jù)。一般數(shù)據(jù)處理方法線性化處理：校正計算尺度轉(zhuǎn)換限制報警處理死區(qū)處理、5.2.2 . 2數(shù)據(jù)處理

9、、2020/8/1、電腦控制技術(shù)、35，5 . 2 . 2數(shù)據(jù)處理-線性化處理、從模擬輸入通道獲取的電腦檢測信號概述以及線性化處理后的運算方便，易于數(shù)字顯示。計算方法孔板板塊差壓和流量熱電偶的熱電勢和溫度、2020/8/1、電腦控制技術(shù)、36，5.2.2數(shù)據(jù)處理-線性化處理、插值方法實質(zhì)上是尋找簡單、易于計算的近似表達式，而不是非線性參數(shù)。常用的插值公式包括多項式插值公式、拉格朗日插值公式和線性插值公式。折線方法上面的兩種方法都可以導(dǎo)入很多運算。為簡單起見，可以線性化，以多段折線替換曲線。程序：首先確定包含測量數(shù)據(jù)的折疊段，然后根據(jù)該段的線性化公式計算線性值。折線分割法不是唯一的，具體要求決定。一般折疊段數(shù)越多，線性化精度越高。2020/8/1，電腦控制技術(shù)，37，pt 100 pt 100 pt 100-50 80.31 10