下载文档原格式
自动控制原理采样数据系统知识点总结自动控制原理采样数据系统是现代控制理论中重要的组成部分，广泛应用于各个领域，如工业控制、仪器仪表和机电设备等。
它通过对被控对象进行采样和处理，实现对系统的控制和监测。
本文将对自动控制原理采样数据系统的相关知识点进行总结。
一、采样基础知识采样是将连续时间的信号转换为离散时间的信号，即在一定时间间隔内对信号进行测量、记录或存储。
采样频率是采样的重要参数，它决定了信号的还原能力。
根据香农采样定理，采样频率应不小于信号最高频率的两倍。
二、理想采样器理想采样器是指对输入信号进行瞬时量化和保持的装置，它的输出是离散时间的序列。
理想采样器的输入输出关系可以用冲激函数表示，即输出等于输入乘以冲激函数。
三、采样定理采样定理是指信号在连续时间和离散时间之间的转换条件。
香农采样定理是其典型例子，它要求采样频率大于信号最高频率的两倍。
违反采样定理会导致混叠现象，即高频信号在离散频谱中出现。
四、模拟滤波器模拟滤波器用于对采样信号进行滤波，以去除混叠现象和噪声。
常见的模拟滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的设计要考虑滤波器类型、频率响应和滤波器阶数等参数。
五、采样保持电路采样保持电路用于对输入信号进行保持，使得采样结果能够在采样间隔内有效保存。
采样保持电路一般由开关、电容和运算放大器等组成。
在采样阶段，开关闭合，将输入信号传递到电容上；在保持阶段，开关断开，电容上的电压被保持。
六、数字滤波器数字滤波器用于对采样信号进行滤波和处理，以获取目标信号。
常见的数字滤波器包括FIR滤波器和IIR滤波器等。
滤波器的设计要考虑滤波器类型、截止频率和滤波器阶数等参数。
七、采样数据系统的实现采样数据系统的实现主要包括信号采样、信号处理和控制算法等步骤。
信号采样通过采样器和采样保持电路实现，信号处理通过模拟滤波器和数字滤波器实现，控制算法通过计算机或专用芯片实现。
八、采样数据系统的应用采样数据系统广泛应用于仪器仪表、机电设备和工业控制等领域。
第8章 采样控制系统8.1 复习笔记1．模拟信号与数字信号（1）模拟信号模拟信号是指在时间上连续，在幅值上也连续的信号。
（2）数字信号离散信号是指有一处或数处的信号在时间上离散的信号。
2．采样系统（1）系统框图典型的采样系统框图如图8-1所示：图8-1 采样系统（2）控制流程①由输入信号和反馈信号确定误差信号；②误差信号经过采样开关后变成脉冲序列；③控制器对采样信号进行处理；④处理后的采样信号经过保持器去控制被控对象。
（3）采样控制特点②用计算机实现的数字控制器具有很好的通用性；③可以用一台计算机分时控制若干个对象。
一、采样过程及采样定理1．采样过程（1）定义采样过程是指按照一定的时间间隔对连续信号进行采样，将其变成在时间上离散的脉冲序列的过程。
用来实现采样过程的装置叫做采样器或采样开关。
（2）采样简介①采样时间：采样持续时间ε远小于采样周期T，也远小于系统中连续部分的时间常数。
因此，在分析采样控制系统时，可以近似地认为ε→0。
②采样过程：采样过程可以看成是一个脉冲调制过程。
如图8-2所示。
图8-2 单位脉冲序列（3）采样表达式①单位脉冲序列δT（t）的数学表达式为：②脉冲调制器的输出信号e*（t）可表示为2．采样定理（1）离散信号频谱①采样信号e*（t）的傅里叶变换②离散信号频谱图上式所对应的离散信号频谱如图8-3所示图8-3 离散信号频谱（2）香农采样定理只有在（即采样频率大于等于两倍连续信号的最大频率）的条件下，才能将采样后的离散信号无失真的恢复为原来的连续信号。
二、保持器保持器是一种采用时域外推原理的装置，常用的有零阶保持器和一阶保持器。
1．零阶保持器（1）定义零阶保持器是指采用恒值外推规律的保持器。
它把前一采样时刻nT 的采样值e （nT ）不增不减地保持到下一个采样时刻。
（2）输出信号零阶保持器的输入信号和输出信号的关系如图8-4所示。
图8-4 零阶保持器的输入和输出信号（3）幅频特性零阶保持器的幅频特性如8-5所示：图8-5 零阶保持器的幅频特性（4）特点①零阶保持器的幅值随角频率w 的增大而衰减，具有明显的低通滤波特性；②采用零阶保持器将产生相位滞后，会降低系统的相对稳定性。
采样系统分析实验原理1.采样控制系统的基本概念连续控制系统中的所有变量在时间上都是连续的，但随着被控系统复杂性的提高，系统对控制器的要求也越来越高，控制器的成本也随着控制系统数学模型的复杂化而急剧上升，但这都是对于模拟控制器而言的。
随着数字元件，数字计算机的普及和发展，离散控制器及其相关理论急速发展，要实现计算机（离散控制器)对连续系统的控制，采样，量化两个过程是必不可少的。
对比连续控制系统，离散控制系统是指控制系统中有一处或者多处信号不是连续信号，而是时间上的离散序列或者量化后的数码，这种信号称为采样信号。
根据信号在幅值上是否是数字量将离散信号分为采样（脉冲序列）信号和数字信号，前者相当于连续信号与脉冲序列卷积，在幅值上仍然为连续量，后者则经过了幅值上的量化。
离散系统又分为采样控制系统和计算机控制系统，离散控制器中最常用的是计算机，计算机控制系统有很多特点 1、有利于实现系统的高精度控制； 2、数字信号传输有利于抗干扰；3、可以完成复杂的控制算法，而且参数修改容易；4、除了采用计算机进行控制外，还可以进行显示，报警等其它功能；5、易于实现远程或网络控制 本实验主要涉及的采样控制系统，在这样的系统中既有连续信号又有离散信号，两个特有的环节是采样器和保持器。
采样过程典型的采样系统 采样器 )t (f )t (f*)t (T δ理想单位脉冲序列采样后的信号为理想单位脉冲的傅里叶变换采样信号进行拉氏变换离散信号频谱)(*ωj F 与连续信号频谱)(ωj F 的关系为∑+∞=-=0*)]([(1)(n s n j F T j F ωωω2.香农定理设连续信号的频谱为)(*ωj F ，其上限频率为max ω,则经采样所得到的离散信号可以无失真地恢复原连续信号的条件是实际情况下，采样频率的选择常通过估计得到，并且原大于这个标准。
3.保持器保持器是一种按恒值规律外推的保持器，它将当前采样时刻的值，保持到下一个采样时刻，即∑∞=-=0)()(n T nT t t δδ012ωωδδωπ∞∞∞====-===∑∑∑()()(/)s s jn tjn tT ns n n n t t nT CeeT T11ωδω∞**=∞∞====-==-∑∑∑(){()}{()()}{()}()s n jn tsn n F s L f t L f t t nT L f t eF s jn TT01ωω∞*==-=∑()(),s n F s F s jn T s j ，令max max 2ωπωω≤≥T s 或Λ,2,1,0)()()1(==+<≤n nT u t u T n t nT h ，时，常用的是零阶保持器，可以表示成两个阶跃信号的叠加由此可以得到零阶保持器的传递函数零阶保持器的幅频特性由上图可以看出，零阶保持器有两个重要特性，分别是低通特性和相角滞后特性。
