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哈工大计算机控制理论课件

内容提要 计算机控制系统的数学模型 计算机控制系统的分析方法 计算机控制系统的设计方法 计算机控制系统的数学模型 信号变换理论 线性离散系统的数学描述方法 计算机控制系统的数学模型 信号变换理论： 计算机控制系统中的信号转换包括以下过程： 采样： 量化： 编码： 解码： 保持： 计算机控制系统的数学模型 线性离散系统的数学描述方法： 差分方程 Z变换：Z变换的定义 Z变换的性质 Z变换的求法 Z反变换的求法 脉冲传递函数：计算机控制系统的闭环脉冲传递函数 内容提要 计算机控制系统的数学模型 计算机控制系统的分析方法 计算机控制系统的设计方法 计算机控制系统的分析方法 稳定性分析 过渡过程分析 根轨迹分析 频率特性分析 离散状态空间分析 计算机控制系统的分析方法 稳定性分析： 稳定的充要条件： 判定方法： 离散劳斯判据 朱利判据 计算机控制系统的分析方法 过渡过程分析： 输出响应： 稳态误差：0、1、2、3型系统在单位阶跃、单位速度、单位加速度信号输入下的稳态误差。 计算机控制系统的分析方法 根轨迹分析: (由开环脉冲传递函数确定闭环极点) 根轨迹法绘制的11条规则 计算机控制系统的分析方法 频率特性分析 (开环脉冲传递函数)： 极坐标图(奈魁斯特图) 对数频率特性法(伯德图) 计算机控制系统的分析方法 频率特性分析 (开环脉冲传递函数)： 极坐标图(奈魁斯特图) 幅相频频率特性图(横坐标是实轴，纵坐标是虚轴) 离散系统的奈魁斯特稳定判据 离散系统的相对稳定性 计算机控制系统的分析方法 频率特性分析 (开环脉冲传递函数)： 对数频率特性法(伯德图) 幅频特性图(横坐标：频率的对数分度，纵坐标：幅值) 相频特性图(横坐标：频率的对数分度，纵坐标：相角) 离散系统伯德图上的奈奎斯特稳定判据 离散系统伯德图上的相对稳定性 计算机控制系统的分析方法 离散状态空间分析： 线性离散系统的离散状态空间表达式 如何得出线性离散系统的离散状态空间表达式 差分方程导出 脉冲传递函数导出 线性离散系统的离散状态空间表达式的求解 计算机控制系统的分析方法 离散状态空间分析： 线性离散系统的Z传递矩阵 线性离散系统的Z特征方程 线性离散系统的能控性和能观性 计算机控制系统的离散状态空间表达式 连续环节的离散化 离散部分 整个计算机控制系统 内容提要 计算机控制系统的数学模型 计算机控制系统的分析方法 计算机控制系统的设计方法 计算机控制系统的设计方法 模拟化设计 离散化设计 离散状态空间设计 计算机控制系统的设计方法 模拟化设计 模拟化设计的基本步骤 模拟控制器离散化的方法 数字PID控制器的设计 数字PID位置式算法 数字PID的增量式算法 数字PID算法的改进 复杂控制 计算机控制系统的设计方法 复杂控制 串级控制 特点 串级控制的计算机控制系统算法 前馈控制 特点 前馈控制器的设计 带有前馈控制的计算机控制系统算法 史密斯补偿控制 特点 史密斯补偿器的设计 带有史密斯补偿器的计算机控制系统算法 计算机控制系统的设计方法 离散化设计 最少拍控制器的设计步骤 广义对象不含单位圆上和单位圆外的零极点以及纯滞后环节时 广义对象含单位圆上和单位圆外的零极点以及纯滞后环节时 最少拍控制器的改进 无纹波设计 非最少的有限拍设计 惯性因子 计算机控制系统的设计方法 离散化设计 达林算法 设计步骤 振铃现象的消除 计算机控制系统的设计方法 离散状态空间设计 基于状态反馈控制的极点配置设计 设计的基本步骤 状态观测器设计 全阶预测观测器 设计的基本步骤 全阶现实观测器 设计的基本步骤 降阶观测器 调节器件设计(状态反馈控制与状态观测器的组合) 计算机控制系统的设计方法 补交作业： P72 2.6(3) P73 2.17(b) P73 2.18 (2) P75 2.28 (1) P132 4.16 * * *