《自动控制原理》第七章离散控制系统

第七章线性离散系统的分析与校正工业过程控制越来越多的使用计算机，从微观上看计算机是非连续的。

计算机采集数据和发生控制指令都有一定的时间间隔。

基于工程实践的需要,作为分析与设计计算机控制系统的基础理论,离散系统理论的发展非常迅速。

离散系统与连续系统相比,既有本质上的不同,又有分析研究方面的相似性。

利用z变换法研究离散系统,可以把连续系统中的许多概念和方法,推广应用于线性离散系统。

本章主要讨论线性离散系统的分析和校正方法。

首先建立信号采样和保持的数学描述,然后介绍z变换理论和脉冲传递函数,最后研究线性离散系统稳定性和性能的分析与校正方法。

在系统校正部分,我们将主要讨论数字机控制系统的校正方法。

7-1 离散系统的基本概念如果控制系统中的所有信号都是时间变量的连续函数,换句话说,这些信号在全部时间上都是已知的,则这样的系统称为连续时间系统,简称连续系统;如果控制系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码,换句话说,这些信号仅定义在离散时间上,则这样的系统称为离散时间系统,简称离散系统。

通常,把系统中的离散信号是脉冲序列形式的离散系统,称为采样控制系统或脉冲控制系统;而把数字序列形式的离散系统,称为数字控制系统或计算机控制系统。

1.采样控制系统一般说来,采样系统是对来自传感器的连续信息在某些规定的时间瞬时上取值。

例如,控制系统中的误差信号可以是断续形式的脉冲信号,而相邻两个脉冲之间的误差信息,系统并没有收到。

如果在有规律的间隔上,系统取到了离散信息,则这种采样称为周期采样;反之,如果信息之间的间隔是时变的,或随机的,则称为非周期采样,或随机采样。

本章仅讨论等周期采样。

在这一假定下,如果系统中有几个采样器,则它们应该是同步等周期的。

在现代控制技术中,采样系统有许多实际的应用。

例如,雷达跟踪系统,其输入信号只能为脉冲序列形式;又如分时系统,其数据传输线在几个系统中按时间分配,以降低信息传输费用。

在工业过程控制中,采样系统也有许多成功的应用。