第10章计算机控制系统设计与实现.ppt

直接实现正则形式I 其方块图如图10.30所示。 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第63页。 e(k) E(z) q(k) Q(z) u(k) U(z) z-1 1.25 5 -0.05 0.6 z-1 图10.30 直接实现正则形式I 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第64页。 串接实现法 其方块图如图10.31所示。 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第65页。 e(k) E(z) u1(k) U1(z) z-1 0.25 z-1 0.5 u(k) U(z) 5 z-1 0.1 图10.31 串接实现法 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第66页。 并接实现法 其方块图如图10.32所示。 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第67页。 U(z) u(k) E(z) e(k) 9.375 4.375 0.5 0.1 z-1 z-1 图10.32 并接实现法 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第68页。 10.5.6 数字调节器实现方法小结 实现形式 加减次数 乘法次数 移位次数 (内存单元数) 直接实现 m + n m + n + 1 m + n (m + n + 1) 直接实现 正则形式I n (n + 1) 直接实现 正则形式II 串接实现 并接实现 2n - 1 2n n + 1 (n + 2) 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第69页。 2．系统的组成和基本工作原理 本电阻炉炉温自动控制系统方块图如图10.5所示。 计算机 D/A 变送器1 可控硅 电阻炉 检测 元件 A/D 变送器2 图10.5 电阻炉炉温自动控制系统 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第31页。 控制过程：计算机定时(即采样周期)对炉温进行测量和控制一次，炉内温度是由一铂电阻温度计来进行测量，其信号经放大送到模数转换芯片换算成相应的数字量后，再送入计算机中进行判别和运算，得到应有的电功率数(增量值)，经过数模转换芯片转换成模拟量信号，供给可控硅功率调节器进行调节，使其达到炉温变化曲线的要求。 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第32页。 3．对象特性的测量和识别 (1)对象模型的归纳 根据描述对象特性需用微分方程的阶数不同，对象可分一阶或二阶。至于阶数高于二阶的由于实际计算，分析参数有困难而用纯滞后的一、二阶方程来近似代替，因此实用上对象模型的基本形式常取如下几种： ·一阶对象 对象的微分方程为 则它的传递函数为 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第33页。 它的飞升曲线如图10.6所示。一般幅值的阶跃信号输入时，输出稳态值除以输入幅度值即为放大倍数K，输出从起始值到达0.632稳态值的时间即为时间常数T。 T yp 0.632yp 0 y(t) t 图10.6 飞升曲线一 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第34页。 ·纯滞后的一阶对象 这种对象的微分方程为 则它的传递函数为 它的飞升曲线如图10.7所示。它与图10.6的唯一区别在于起始有一段纯滞后。 τ T+τ yp 0.632yp 0 y(t) t 图10.7 飞升曲线二 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第35页。 (2)飞升曲线的测量 测量的方法：它在稳定控制信号作用下系统有一个稳定的输出，然后突然在输入端加一幅度适宜的阶跃控制信号。输出对应也有一个变化部分，此即为输出的飞升曲线，如图10.8所示。 y1 y0 0 y(t) t 图10.8 飞升曲线三 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第36页。 若将飞升曲线单独画出，即为图10.6所示。利用上述同样的方法测得的电阻炉炉温的飞升曲线如图10.9所示。 τ T+τ yp 0 y(t) t 图10.9 飞升曲线四 第10章计算机控制系统设计与实现全文共69页，当前为第37页。 将上述所测得的飞升曲线与典型传递函数的飞升曲线比较，可知图10.8是一阶对象的飞升曲线，而图10.9是带纯滞后的一阶对象。其传递函数是： 式中：K——放大系数 T——对象时间常数 τ——对象滞后时间 (3)一阶对象参数的求取 对于一阶对象