第七章线性离散系统的设计和校正PPT课件

的离散瞬时是时间的函数。
离散系统与连续系统相比，既有本质 上的不同，又有分析方面的相似性。
信号在特定的离散瞬时是 时间的函数
不同点：连续信号 离散信号
相似点：稳定性 动态过程 稳态误差分析
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7-1离散系统的基本概念3
三、分析方法：对于连续系统，采用时域 复域 频域分析方法， 基础是传递函数，拉氏变换。
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要求与学时
1、掌握采样过程的数学描述 2、z变换理论 3、脉冲传递函数概念 4、离散系统分析
稳定性、稳态误差、动态性能 5、最少拍系统设计 6、教学学时：12学时
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第七章第一次课
1、离散控制系统的概念
2、离散系统中的二个特殊部件：采样器和保持器
3、采样过程的数学描述： E*(s) e(nT)enTS n0
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7-1离散系统的基本概念6
在信号传递通路中加一个控制开关k，k在规定的时间闭合、 断开。当k闭合时，r(t)被接入控制电路，而k断开时，r(t)被切除， 则在开关的输出端得到一串幅值为r(t)的脉冲信号，用r*(t)表示。
r(t) k
c*(t)
G(s)
r*(t)
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7-1离散系统的基本概念7
因为在采样控制系统中传递着二种信号，连续信号和脉冲序列， 为了使二种信号在系统中能相互传递，在连续信号和脉冲序列之间 要用采样器（将连续信号变成脉冲序列），而在脉冲序列和连续信 号之间要用保持器（将脉冲序列变成连续信号）。
采样器和保持器是采样控制系统中的二个特殊环节。
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如果直接用连续系统的分析方法来分析离散系统，则会产生所 谓的“超越方程”不便于直接求解和分析。
对于离散系统分析，是利用Z变换方法处理后，可以把连续系 统中的许多概念推广到线性离散系统。
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7-1离散系统的基本概念4
四、采样控制系统和数字控制系统 离散控制系统又可以分为采样控制系统和数字控制系统。
1、采样控制系统：如果系统中的离散信号是脉冲序列形式的离散 信号，称为采样控制系统或脉冲控制系统。 2、数字控制系统：如果系统中的离散信号是数字序列形式的离散 信号，称为数字控制系统或计算机控制系统。
4、z变换理论
z变换、z反变换、z变换性质
5、差分方程
6、离散系统的数学模型
7、脉冲传递函数
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教学内容2
8、离散系统的稳定性与稳态误差 s域到z域的映射， 离散系统稳定的充分必要条件， 离散系统稳定判据， 离散系统的稳态误差， 系统类别与静态误差系数。
9、动态性能分析 10、最少拍系统设计 11、无纹波最少拍系统设计
4、采样信号频谱分析： E*(j)T 1n E j(ns)
5、香农采样定理： s 2h
6、零阶保持器：
Gh(s)
1eT s
s
作业题：7－1
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第七章第二次课
1、z变换定义 2、z变换方法：级数求和法、部分分式法、查表法 3、z变换性质：线性定理、实数位移定理、终值定理 4、z反变换：部分分式法、幂级数法、反演法 作业题：7－2（1）（3）、7－3（1）、7－4（1）、7－5（1）
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五、采样控制系统 采样控制系统中不仅有模拟部件，还有脉冲部件，通常测量元
件、执行元件和被控对像是模拟元件，其输入和输出是连续信号， 而控制器中的脉冲元件，其输入和输出为脉冲序列。
采样：将模拟信号按一定时间间隔循环进行取值从而 得到按时间顺序排列的一串离散信号的过程称为采样。
第七章线性离散系统的分析与校正
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总体概述
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学习目的
由于数字技术的迅速发展，特别是计算机技术的发展，数字控 制在许多场合取代了模拟控制器，作为分析与设计数字控制系统的 理论基础，离散系统控制理论发展也非常迅速。
离散控制系统与连续控制系统既有本质上的不同，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到线性离散系统。
通过本章学习，使学生建立有关离散控制系统的概念，掌握数 字控制中采样和保持这二个信号变换过程及数学描述，了解z变换 理论，建立离散系统的数学模型，掌握离散系统的分析和校正方法。
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第七章第三次课
1、补充有关差分方程的定义 2、差分方程求解：迭代法、用实数位移定理求解 3、脉冲传递函数定义 4、开环脉冲传递函数 5、闭环Biblioteka Baidu冲传递函数
作业题：7－8（1）（3）、7－9、7－10（a）（b）
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第七章第四次课
离散系统的稳定性与稳态误差 1、从s域到z域的映射关系
等δ线映射 等ω线映射 等ξ线映射 2、离散系统稳定的充分必要条件 3、离散系统稳定判据：ω变换后的劳斯判据
采样系统是对来自传感器的连续信号在某些规定的时间瞬时上 取值。
如果在有规律的间隔上收到离散信号，则称为周期采样（采样 间隔是相等的），T为采样周期，每次采样持续时间为τ
如果信息之间的间隔是时变的或随机的，则称为非周期性采样 或随机采样。
如果系统中有几个采样器，则它们应该是同步等周期的。
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7-1离散系统的基本概念8
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学习要点
1、采样过程的数学描述和香农采样定理 2、信号保持过程－零阶保持器 3、z变换理论 4、离散系统的数学模型－脉冲传递函数 5、离散系统的稳定性与稳态误差 6、离散系统的动态分析 7、最少拍系统设计
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教学内容1
1、离散系统概念
2、采样过程分析
采样过程数学模型，香农采样定理
3、信号保持，零阶保持器
作业题：7－15（1）（3）、7－16
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第七章第五次课
1、离散系统系统的静态误差系数 位置误差系数 速度误差系数 加速度误差系数
3、离散系统动态性能分析
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第七章第六次课
离散系统的数字校正 1、数字控制器的脉冲传递函数 2、最少拍系统设计 3、无纹波最少拍系统设计概念
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7-1离散系统的基本概念1
一、什么是离散系统？ 如果控制系统中所有信号都是时间变量的函数，一旦函数关系
确定后，则全部时间上的函数值都是可确定的，这样的系统称为连 续时间系统。
如果系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码，这样的系统 称为离散时间系统，简称离散系统。
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7-1离散系统的基本概念2
二、离散系统的特点：信号在特定
在这区间都是未知的