自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用6.1.ppt

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1、第六章采樣控制系統(tǒng)分析第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念第二節(jié)采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)第四節(jié)采樣控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析第五節(jié)采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析第六節(jié)采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析第六章采樣控制系統(tǒng)分析第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念一、采樣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)二、采樣過(guò)程與采樣定理三、采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)第六章采樣控制系統(tǒng)分析第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念通過(guò)采樣開(kāi)關(guān)對(duì)連續(xù)信號(hào)采樣得離散信號(hào)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為采樣控制系統(tǒng)。一、采樣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)采樣控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖r(t)脈沖控制器保持器對(duì)象e(t)e*(t)–c(t)反饋e(t)—連續(xù)信號(hào)e*(t

2、)—離散信號(hào)T—采樣周期采樣開(kāi)關(guān)每次閉合的時(shí)間為τ連續(xù)信號(hào)的采樣過(guò)程：e(t)0t0te*(t)TτT第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念一般τ<

3、過(guò)采樣開(kāi)關(guān)，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變成離散信號(hào)。采樣過(guò)程為理想脈沖序列δT(t)對(duì)e(t)幅值的調(diào)制過(guò)程。第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念δT(t)=δ(t–kT)Σ8k=-+8e*(t)=e(t)δT(t)=e(t)δ(t–kT)Σ8k=-+8t<0時(shí)，e(t)=0則e(t)δ(t–kT)Σ8k=0+=e*(t)=e(t)δ(t–kT)Σ8k=0+=e(0)δ(t)+e(T)δ(t-T)+e(2T)δ(t-2T)+···e*(t)=e(t)δT(t)=e(kT)δ(t–kT)Σk=0+∞采樣過(guò)程如圖所示：t0δT(t)2T3TTt0e*(t)T2T3Tt0e(t)2．采樣定理

4、為了使離散信號(hào)e*(t)不失真地復(fù)現(xiàn)原信號(hào)e(t)，對(duì)e(t)與e*(t)的頻譜分析得出如下關(guān)系：這就是采樣定理，又稱香農(nóng)(shannon)定理，它指明了復(fù)現(xiàn)原信號(hào)所必須的最低采樣頻率。第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念ωs≥2ωmax三、采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)信號(hào)的復(fù)現(xiàn)：解決兩相鄰采樣時(shí)刻間的插值問(wèn)題。工程中一般都采用時(shí)域外推的原理，下面重點(diǎn)介紹應(yīng)用最廣泛的零階保持器。保持器：第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念采樣信號(hào)恢復(fù)成相應(yīng)的連續(xù)信號(hào)的過(guò)程。將采樣信號(hào)復(fù)現(xiàn)為原來(lái)連續(xù)信號(hào)的裝置。恒值外推原理：把采樣時(shí)刻kT的采樣值e(kT)保持到下一個(gè)采樣時(shí)刻(k+1)T。k(k+1)e*(t)

5、t0eh(t)t0k(k+1)e*(t)eh(t)零階保持器零階保持器的輸入輸出特性第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念kT≤t≤(k+1)Teh(t)=e(kT)零階保持器的單位脈沖響應(yīng)為：零階保持器的單位脈沖響應(yīng)曲線TT11-10tgh(t)0tgh(t)第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念gh(t)=1(t)-1(t-T)零階保持器的傳遞函數(shù)：S1–e–TsS1Se–Ts–=Gh(s)=頻率特性：jω1–e-jωTGh(jω)=ω–j[1-cos(ωT)+jsin(ωT)]=ωsin(ωT)–j[1-cos(ωT)]=幅頻特性：sin2(ωT)+[1-cos(ωT)]2ω=

6、

7、Gh(jω)

8、ω22ωTsin=相頻特性：sin(ωT)-[1-cos(ωT)]∠Gh(jω)=tg-1=-2ωT傳遞函數(shù)中的e-TS展開(kāi)為級(jí)數(shù)形式1+Ts+T2S2/2+···1)S1=(1–11+Ts(1–TTs+1)=s1~~S1-e-TsGh(s)=零階保持器用RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)近似實(shí)現(xiàn)如圖-Δ∞++R2R1e*(t)gh(t)C第一節(jié)采樣控制系統(tǒng)的基本概念傳遞函數(shù)為：Gh(s)=KpTS+1Kp=R2R1T=R2C返回