離散系統(tǒng)部分總復(fù)習(xí)課件PPT.ppt

1,上篇 線性離散系統(tǒng)的分析與校正,Ch0 緒論 Ch1 離散系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) Ch2 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 Ch3 離散系統(tǒng)分析 Ch4 離散系統(tǒng)設(shè)計(jì),2,第1章離散系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),一、信號(hào)的采樣與保持,（掌握基本概念和關(guān)系式）,1、采樣過程的數(shù)學(xué)表示：,2采樣信號(hào)的頻域描述（即采樣信號(hào)的頻譜）：,3,3香儂采樣定理（）,如果對(duì)一個(gè)具有有限頻譜（ ）的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，當(dāng) （即 ） 時(shí)，離散信號(hào) 可以無失真地再現(xiàn)原連續(xù)信號(hào)e(t)，其中 為采樣角頻率， 為連續(xù)信號(hào)e(t)頻譜的最大角頻率。,4零階保持器的傳遞函數(shù),4,二、Z變換理論（ ）,1、Z變換定義：,2、Z變換方法,級(jí)數(shù)求和法 部分分式法(),注意： 常用時(shí)間函數(shù)的Z變換表參見教材表7-2，可挑重要的重點(diǎn)記憶一下。,5,3、Z變換的性質(zhì),1) 線性定理,2) 實(shí)數(shù)位移定理（）,超前定理：,3) 復(fù)數(shù)位移定理,4) 終值定理,5) 卷積定理,6,4、Z反變換,1）Z反變換：,2）Z反變換法,冪級(jí)數(shù)法 部分分式法() 反演積分法,7,第2章離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述,一、線性常系數(shù)差分方程的解法（）,Z變換法具體步驟： 根據(jù)Z變換實(shí)數(shù)位移定理對(duì)差分方程逐項(xiàng)取Z 變換； 求差分方程解的Z變換表達(dá)式C(z)； 通過Z反變換求差分方程的時(shí)域解c(k)。,8,二、求系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)（）,（一） 開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù),1. 有串聯(lián)環(huán)節(jié)時(shí)的開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù),（1）串聯(lián)環(huán)節(jié)之間有采樣開關(guān):,（2）串聯(lián)環(huán)節(jié)之間無采樣開關(guān):,9,3有零階保持器時(shí)的開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù),圖3-7 零階保持器的開環(huán)離散系統(tǒng),注意：在研究系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)時(shí)，要特別關(guān)注采樣開關(guān)的數(shù)目和位置，它們直接影響著脈沖傳遞函數(shù)的形式。,10,(二) 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)（）,對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行采樣的系統(tǒng),不對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行采樣的系統(tǒng),注意1： 表7-3 注意2：由于不對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行采樣，使得R(z)不能獨(dú)立出來，此時(shí)不可能求出閉環(huán)離散系統(tǒng)對(duì)于輸入量的脈沖傳遞函數(shù)，而只能求出輸出采樣信號(hào)的Z變換函數(shù)C(z), 但這并不妨礙對(duì)C*(t)的研究.,11,第3章 離散系統(tǒng)分析,一、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（）,1、離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件,Z域中離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件,離散系統(tǒng)特征方程D(z)=0的全部特征根均在Z平面的單位圓內(nèi)，即所有特征根的模均小于1。,12,2、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)（）,1）w域中的勞思穩(wěn)定判據(jù), 求離散系統(tǒng)在Z域的特征方程： D(z)=0, 進(jìn)行w變換（ ），得w域的特征方程： D(w)=0, 對(duì)w域的特征方程，應(yīng)用勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。,13,2）朱利穩(wěn)定判據(jù)：特征方程D(z)=0的根，全部位于Z平面上單位圓內(nèi)的充分必要條件是：,以及下列(n-1)個(gè)約束條件成立：,只有當(dāng)上述諸條件均滿足時(shí)，離散系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。,注意：一個(gè)二階系統(tǒng)，應(yīng)用朱利判據(jù)判穩(wěn)比較簡單，因?yàn)榇藭r(shí)朱利矩陣只有一行，只需直接判斷： D(1) 0，D(-1) 0，|a0|<a2 是否滿足即可。,14,三、離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,1. 利用Z變換的終值定理求穩(wěn)態(tài)誤差：,2. 靜態(tài)誤差系數(shù)（）,1）單位階躍輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差,稱為靜態(tài)位置誤差系數(shù)。,對(duì)型或型以上系統(tǒng)：,對(duì)0型系統(tǒng)：,15,2）單位斜坡輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差,稱為靜態(tài)速度誤差系數(shù)。,3）單位加速度輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差,稱為靜態(tài)加速度誤差系數(shù)。,對(duì)0型系統(tǒng)：,對(duì)型系統(tǒng)：,為有限值,對(duì)型及以上系統(tǒng)：,對(duì)型及以上系統(tǒng)：,對(duì)0型及型系統(tǒng)：,對(duì)型系統(tǒng)：,為有限值,16,2 在最少拍設(shè)計(jì)時(shí)， 及 的選取原則：,1） 的分子中必須包含(1-z-1)m因子； (保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為零),2）以z-1為變量的 展開式的項(xiàng)數(shù)應(yīng)盡量少; (保證隨動(dòng)系統(tǒng)為最少拍系統(tǒng)),第4章 離散系統(tǒng)設(shè)計(jì),一、最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)（）,1 最少拍系統(tǒng)含義,17,4） 的零點(diǎn)必須包含G(z)中位于單位圓上及單位圓外的極點(diǎn);（保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定）,5） 的零點(diǎn)必須包含G(z)中位于單位圓上及單位圓外的零點(diǎn);（保證控制器D(z)穩(wěn)定）,6） 中必須包含G(z)中的純延遲環(huán)節(jié). （保證控制器是物理可實(shí)現(xiàn)的）,3） 的分母與分子多項(xiàng)式階次之差應(yīng)大于、等于G(z)的分母與分子多項(xiàng)式的階次之差 ; (保證D(z)是物理可實(shí)現(xiàn)的有理多項(xiàng)式 ),18,在無波紋最少拍設(shè)計(jì)時(shí)， 及 的選取應(yīng)遵循下述原則:,1） 的分子中必須包含(1-z-1)m因子； (保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為零),2）以z-1為變量的 展開式的項(xiàng)數(shù)應(yīng)盡量少; (保證隨動(dòng)系統(tǒng)為最少拍系統(tǒng)),3） 的分母與分子多項(xiàng)式階次之差應(yīng)大于、等于G(z)的分母與分子多項(xiàng)式的階次之差 ; (保證D(z)是物理可實(shí)現(xiàn)的有理多項(xiàng)式 ),二、無波紋最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì),19,4） 的零點(diǎn)必須包含G(z)中位于單位圓上及單位圓外的極點(diǎn);（保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定）,5） 的零點(diǎn)必須包含G(z)的全部零點(diǎn); （保證控制器穩(wěn)定，無波紋）,6） 中必須包含G(z)中的純延遲環(huán)節(jié). （保證控制器是物理可實(shí)現(xiàn)的）,