《运动控制系统3直流调速系统的数字控制》课件.ppt

* 自动控制系统 控制对象离散传递函数 上式展开成部分分式，对每个分式查表求z变换，再化简后得 (3-30) * 自动控制系统 其中 * 自动控制系统 控制对象性能分析 控制对象的脉冲传递函数具有两个极点， p1= 1； 还有一个零点 z1，位于负实轴上。 * 自动控制系统 3.5.4 数字调节器设计 模拟系统的转速调节器一般为PI调节器，比例部分起快速调节作用，积分部分消除稳态偏差。数字调节器也应具备同样的功能，因此仍选用PI型数字调节器。 这里，设计方法采用数字频域法。 * 自动控制系统 数字频域法设计步骤 （1）通过Z变换，将连续的被控对象模型转换成离散系统模型； （2）通过W变换和W’变换，将离散系统的z域模型转换成频域模型； （3）采用频域设计方法，进行系统设计。这时，可利用s 域的经典频域设计法，比如，Bode图等系统分析和设计工具。 * 自动控制系统 离散系统 z 域数学模型 转速调节器脉冲传递函数 离散系统的开环脉冲传递函数 （3-35） （3-36） * 自动控制系统 w 变换过程 如果要用利用连续系统的对数频率法来设计调节器参数，应先进行 w 变换，即令 则 （3-37） * 自动控制系统 系统 w ?域模型——虚拟频率传递函数 再令 ? 为虚拟频率，则开环虚拟频率传递函数为 （3-37） * 自动控制系统 其中，开环放大系数 * 自动控制系统 当控制对象及采样频率确定后，Kz、?2、 ?3 、?4 均为已知常数，但 ?1 和 K0 待定。 现需要通过设计转速调节器参数，以确定系统的开环参数?1 和 K0 ，并满足给定的系统性能指标。 * 自动控制系统 数字频域设计方法 由于，经过 w 变换和w ? 变换后，离散系统在 w ? 平面上的数学模型与连续系统有相似的表达形式，而且在一定条件下，其虚拟频率与 s 平面的系统角频率相近。即w ? 平面相对于 s 平面，不仅在几何上相似，而且在数值上相近。 因此，可以在w ? 平面进行类似的频域分析和设计。 * 自动控制系统 系统的开环虚拟对数频率特性为 （3-39a） （3-39b） * 自动控制系统 根据系统期望虚拟对数频率特性的中频段宽度和相角裕量，可以解出?1 和 K0 ，再进一步得出调节器的比例系数和积分系数。 在具体参数下的开环系统虚拟对数频率特性可参看例题3-2中的图3-21。 返回目录 * 自动控制系统 本章小结 采用计算机控制电力传动系统的优越性在于： （1）可显著提高系统性能。 采用数字给定、数字控制和数字检测，系统精度大大提高； 可根据控制对象的变化，方便地改变控制器参数，以提高系统抗干扰能力。 * 自动控制系统 （2）可采用各种控制策略。 可变参数PID和PI控制； 自适应控制； 模糊控制； 滑模控制； 复合控制。 * 自动控制系统 （3）可实现系统监控功能。 状态检测； 数据处理、存储与显示； 越限报警； 打印报表等。 课程开始 谢谢！ * 自动控制系统 3.4 数字PI调节器 模拟PI调节器的数字化 改进的数字PI算法 智能型PI调节器 * 自动控制系统 3.4.1 模拟PI调节器的数字化 PI调节器是电力拖动自动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数字控制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。 * 自动控制系统 PI调节器的传递函数 PI调节器时域表达式 其中 Kp= Kpi 为比例系数 KI =1/? 为积分系数 （3-13） （3-14） * 自动控制系统 PI调节器的差分方程 将上式离散化成差分方程，其第 k 拍输出为 式中 Tsam为采样周期 （3-15） * 自动控制系统 数字PI调节器算法 有位置式和增量式两种算法： 位置式算法——即为式(3-15)表述的差分方程，算法特点是：比例部分只与当前的偏差有关，而积分部分则是系统过去所有偏差的累积。 位置式PI调节器的结构清晰，P和I两部分作用分明，参数调整简单明了，但需要存储的数据较多。 * 自动控制系统 增量式PI调节器算法 PI调节器的输出可由下式求得 （3-17） （3-18） * 自动控制系统 限幅值设置 与模拟调节器相似，在数字控制算法中，需要对 u 限幅，这里，只须在程序内设