第8章 【本章概要】
前七章讨论的各系统,都是连续控制系统。近年来,随着脉冲技术、数字式元器件、数字计算机,特别是微处理机的蓬勃发展,数字控制器在很多场合取代了模拟控制器。作为分析和设计数字控制系统的理论,离散系统理论发展迅速。
离散系统与连续系统相比,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,可以将连续系统中的许多概念和方法,推广应用于线性离散系统。
本章主要讨论线性离散系统的分析和校正方法。首先建立采样与保持的数学描述,然后介绍z变换理论和脉冲传递函数,最后研究线性离散系统的稳定性、稳态误差和动态性能的分析方法。
【学习目标】
熟练掌握判断离散系统稳定性和计算离散系统稳态误差的方法;
明确z平面闭环极点分布与系统动态响应间的关系。
【重点和难点】
重点:离散系统稳定的充分必要条件和判据,计算稳态误差的终值定理法和静态误差系数法。
难点:s 域和z 域的映射关系,采样系统的分析与校正。
【基本内容】
离散控制系统的基本概念。
信号的采样和保持:采样过程,采样定理,保持器。
Z变换和Z反变换。
采样控制系统的数学模型:差分方程及脉冲传递函数。
离散系统的性能分析:稳定性分析、稳态误差分析及暂态性能分析。
【关键术语】
离散控制系统(Discrete-Time Control System):系统中有一处或多处为离散信号的系统称离散系统。
采样与复现(sampling and reconstructing):把连续信号变换为脉冲序列的过程称采样过程;将离散信号转换复原成连续信号的过程称信号复现过程。
零阶保持器(zero-order holder):零阶保持器把采样时刻kT的采样值恒定不变地保持到下一个采样周期(k+1)T。
z变换(z-transform):从s域到z域的变换。
脉冲传递函数(transfer function):线性定常离散系统在零初始条件下,离散输出信号的z变换与离散输入信号的z变换之比,称离散系统的脉冲传递函数。
z平面(z-plane):水平轴为z的实部、垂直轴为z的虚部的复平面。
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