信号采样及零阶保持器
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matlab中零阶保持器的作用
零阶保持器是一种基本的控制器类型,它可以使系统在输入信号发生变化时,控制输出达到与输入信号相同的稳定状态。
在Matlab中,通过使用嵌入式函数zero命令,可以很容易地实现零阶保持器的作用。
零阶保持器的作用可以归纳为以下三点:
1. 延迟输入信号:零阶保持器对输入信号进行了一个周期的延迟,使得系统可以逐个周期地完成输入信号的读取和处理,并确保输出信号的稳定性。
这种延迟作用反映在输出信号上,因为输出信号与输入信号具有相同的稳定状态。
2. 消除高频噪声:由于零阶保持器具有一定的滤波效果,因此可以在输出信号中消除高频噪声。
这种滤波效果可以提高系统的鲁棒性,并减少输出变化的幅度。
3. 增加系统阶数:零阶保持器可以增加系统的阶数,使得系统可以更灵活地响应输入信号的变化。
这种灵活性反映在系统的动态响应中,因为输出信号可以更快地响应输入信号的变化,并保持稳定状态。
综上所述,零阶保持器在Matlab中的作用非常重要。
它可以使系统达到与输入信号相同的稳定状态,并减少系统中的噪声和不稳定性。
此外,零阶保持器还可以增加系统的阶数和灵活性,使得系统可以更加贴近实际需求。
因此,在Matlab中使用零阶保持器,可以在控制系统中取得良好的控制效果。
一.名词解释1、传递函数:传递函数是指在零初始条件下,系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。
2、系统校正:为了使系统达到我们的要求,给系统加入特定的环节,使系统达到我们的要求,这个过程叫系统校正。
3、主导极点:如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点,则它在响应中起主导作用称为主导极点。
4、香农定理:要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系: ωs ≥2ωmax 。
5、状态转移矩阵:()At t e φ=,描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。
6、峰值时间:系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。
7、动态结构图:把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中,并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示,从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。
8、根轨迹的渐近线:当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时,系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处,且它们交于实轴上的一点,这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。
9、脉冲传递函数:零初始条件下,输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比,即()()()C z G z R z =。
10、Nyquist 判据(或奈氏判据):当ω由-∞变化到+∞时, Nyquist 曲线(极坐标图)逆时针包围(-1,j0)点的圈数N ,等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ,即N=P ,则闭环系统稳定;否则(N ≠P )闭环系统不稳定,且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为:Z=∣P-N ∣11、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数,系统的控制过程按预定的程序进行,要求被控量能迅速准确地复现输入,这样的自动控制系统称为程序控制系统12、稳态误差:对单位负反馈系统,当时间t 趋于无穷大时,系统对输入信号响应的实际值与期望值(即输入量)之差的极限值,称为稳态误差,它反映系统复现输入信号的(稳态)精度。
微分与平滑仿真实验一.实验目的1.数/模转换器得零阶保持器作用零阶保持器:zero-order holder(ZOH)。
实现采样点之间插值的元件,基于时域外推原理,把采样信号转换成连续信号。
零阶保持器的作用是在信号传递过程中,把第nT时刻的采样信号值一直保持到第(n+1)T时刻的前一瞬时,把第(n+1)T时刻的采样值一直保持到(n+2)T时刻,依次类推,从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。
因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值,亦即其一阶导数为零,故称为零阶保持器。
零阶保持器的传递函数为:2.零阶保持器在控制系统中的作用零阶保持器的作用是使采样信号e*(t) 每一采样瞬时的值e(kT) 一直保持到下一个采样瞬时e[(k+1)T],从而使采样信号变成阶梯信号eh(t)。
二.实验原理如下图,控制系统中,给输入阶跃信号,有函数:plot(y.time,y.signals.values,x.time,x.signals.values)可以画出其输入输出波形图1-1如下所示。
图1-1仿真原理图三.仿真过程图1-2 采样周期T-10MS时系统的输入输出波形图1-3 采样周期T-20MS时系统的输入输出波形图1-4 采样周期T-30MS时系统的输入输出波形图1-5 采样周期T-40MS时系统的输入输出波形四.思考与总结1.在微机控制系统中采样周期T的选择因注意哪些方面?采样定理只是作为控制系统确定采样周期的理论指导原则,若将采样定理直接用于计算机控制系统中还存在一些问题。
主要因为模拟系统f(t)的最高角频率不好确定,所以采样定理在计算机控制系统中的应用还不能从理论上得出确定各种类型系统采样周期的统一公式。
目前应用都是根据设计者的实践与经验公式,由系统实际运行实验最后确定。
显然,采样周期取最小值,复现精度就越高,也就是说“越真”。
当T 0时,则计算机控制系统就变成连续控制系统了。
若采样周期太长。