第章+数字控制器

第8章数字控制器设计8.1概述8.2数字PID控制器PID模拟控制器及离散化PID控制器算法的几种改进形式PID控制器的参数整定8.3直接数字控制器的设计方法8.4纯滞后对象控制器的设计8.5数字控制器的计算机实现在计算机控制系统中，计算机代替了传统的模拟调节器，成为系统的数字控制器。它可以通过执行按一定算法编写的程序，实现对被控对象的控制和调节。由于控制系统中的被控对象一般多为模拟装置，具有连续的特性，而计算机却是一种数字装置，具有离散的特性，因此计算机控制系统是一个既有连续部分，又有离散部分的混合系统。8.1概述在计算机控制系统中，数字控制器通常采用两种等效的设计方法。一种方法是，在一定的条件下，将计算机控制系统近似地看成是一个连续变化的模拟系统，用模拟系统的理论和方法进行分析和设计，得到模拟控制器，然后再将模拟控制器进行离散化，得到数字控制器。这种设计方法称为连续化设计方法。 另一种是假定对象本身就是离散化模型或者用离散化模型表示的连续对象，再把计算机控制系统经过适当的变换，变成纯粹的离散系统，然后以Z变换为工具进行分析设计，这种方法称为离散化设计方法，也叫直接设计法；概述PID调节是连续系统中技术最成熟、应用最广泛的一种调节方式。PID调节的实质是根据输入的偏差值，按比例P、积分I、微分D的函数关系进行运算，其运算结果用于输出控制。在实际应用中，根据具体情况，可以灵活地改变PID的结构，取其一部分进行控制。8.2数字PID控制器

在模拟调节系统中，PID控制算法的模拟表达式为：式中：y(t)——调节器的输出信号；e(t)——调节器的偏差信号，它等于给定值与测量值之差；KP——调节器的比例系数；TI——调节器的积分时间；TD——调节器的微分时间。

1、模拟PID算法表达式(8-1)8.2.1PID控制器的数字化实现

PID控制系统框图2、数字PID算法表达式对式（8-1）进行离散化处理，用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程，则积分项和微分项可用求和及增量式表示：（8-2）（8-3）

（1）位置型PID控制算式将式（8-2）和式（8-3）代入式（8-1），则可得离散的PID表达式（8-4）式中Δt=T----采样周期，必须使T足够小；k----采样序号，k=0，1，2….E（k）、E(k-1)----第k次和第（k-1）次采样时的偏差值U（k）----第k次采样时调节器的输出

（2）增量型PID控制算式式（8-4）不仅计算繁琐，而且为保存E（j）要占用很多内存。因此，用该式直接进行控制很不方便。做如下改动，根据递推原理，可写出（k-1）次的PID输出表达式：

用式（8-4）减去式（8-5），可得：

（8-6）式中KI=KPT/TI----积分系数KD=KPTD/T----微分系数（8-5）由（8-6）可知，要计算k次输出值U(k)，只需知道U(k-1)，E(k-1)，E(k-2)即可。在很多控制系统中，控制机构采用的是步进电机或多圈电位器，所以只要给出一个增量信号即可。式（8-4）与式（9-5）相减得：（8-7）式中KP、KD同式（8-6）。

式（8-7）叫增量型PID控制算式。增量己式PI圾D算法阴只需低保持意当前雕时刻情以前白三个驶时刻缠的误票差即波可。率它与毫位置蓝式PI板D相比叶，有下峡列优涨点：（1筝）位置沫式PI义D算法绣每次辉输出搞与整冒个过坛去状骑态有骆关，遇计算踏式中馅要用蹈到过象去误庆差的漂累加葱值，值因此苗，容袭易产惜生较服大的蝴累积港计算躁误差狸。而乏增量周式PI花D只需掠计算畏增量跟，计丑算误蛙差或饮精度遇不足同时对须控制租量的嫁计算贤影响此较小古。（2剧）控制械从手意动切眯换到脱自动派时，塞位置伙式PI西D算法照必须螺先将贫计算唤机的理输出客值置讨为原哥始阀娃门开蹄时，配才能糕保证允无冲肆击切批换。抖若采胖用增假量算皱法，嗓与原求始值已无关贱，易榆于实变现手夕动到晒自动付的无垄冲击俭切换低。缺点辟：１）肌积分秀截断剩效应斩大，鼓有静影态误玩差２）落溢出盆影响桶大在实插际应巩用中赴，应流根据图被控斩对象亭的实颈际情夸况加命以选宇择。一般宗认为葱，在百以晶亲闸管贫或伺鞋服电引机作奖为执抛行器近件，渔或对统控制谱精度扮要求个较高柄的系榴统中饥，应招当采洁用位勇置型词算法批；而送在以称步进看电机洞或多泥圈电裳位器添作执逆行器蔑件的望系统瞧中，援则应夺采用剖增量灰式算歌法。如果鄙单纯回用前涂面介顽绍的内数字劳PI艺D控记制器兼模仿闭模拟嚼调节牙器，余其实揭际控减制效串果并帜不理争想。誉因此略必须悠发挥脂计算计机运评算速扩度快亦、逻舅辑判甩断功壶能强映、编悟程灵话活等包优势终，对蕉PI锄D算殖式进纯行适葬当的姥改进伍，从萝而提栗高控蚊制质装量。数字听PI罚D控苹制器艰算法光的几夺种改谜进形钓式1迈抑制拦积分碎饱和航的P侨ID均算法（1狮）.拦积分秩饱和慎的原故因及辣影响在一秋个实习际的梳控制唉系统甩中，隔因受毅电路辨或执积行元此件的秋物理巧和机券械性脂能的露约束乱(如偏放大需器的间饱和俗、电贯机的廉最大霉转速淋、阀矿门的剖最大喘开度盖等)押，控蜻制量铸及其鹊变化秧率往嘉往被也限制劲在一模个有局限的咐范围禾内。逮当计肚算机虚输出裂的控秧制量皇或其拜变化中率在为这个烂范围搞内时垄，控店制则弓可按够预期紧的结未果进飘行，位一旦荡超出凶限制芳范围宴，则基实际柜执行恋的控荒制量拜就不积再是菠计算述值，居而是统系统异执行清机构似的饱寻和临似界值压，从窜而引舌起不提希望控的效确应。在数职字P闭ID议控制杏系统斑中，勿当系服统启花动、惩停止殖或大机幅度枣改变监给定咸值时老，系诞统输葛出会莲出现陡较大坟的偏肝差，氧经过厦积分先项累削积后鞭，可厚能使渡控制揉量u(k)>uma怖x或u(k)<umi喜n，即纳超出喜执行园机构蓄由机诱械或译物理喂性能悄所决碎定的绞极限务。此原时，肝控制称量不糖能真纤正取堂得计掉算值格，而墙只能艰取uma雷x或umi筹n，从写而影碍响控起制效宾果。赴这种俊情况倚主要握是由坐于积意分项蛙的存倍在，廉引起打了P席ID焦运算陪的“房诚饱和连”，卵因此马将它及称为占“积授分饱犯和”方。积分筹饱和班作用胁使系恐统的银超调玻增大熊，从马而使究系统您的调话整时盾间加反长。这种铺情况鸦在温喝度、宁液面勿等缓飞慢变障化过击程中狭影响现尤为药严重述。（2殖）.租积分牛饱和吴的防悉止方门法防止栋积分抚饱和扩的方秩法有迎多种侦，这和里介项绍两与种常泪用的秘方法纱：积分秤分离撒法和遇限伐削弱艇积分割法。1)饲积分咸分离师法积分另分离妇法的馋基本绞思想助是，后当偏协差大时于某帐个规兔定的贪门限愿值时花，取副消积忆分作完用，津从而允使积兼分不内至于票过大掩。只遗有当e(k)较地小时裳，才盏引入球积分瞒作用嚼，以章消除勾静差搜。这虽样控辉制量岂不易顽进入谨饱和友区；品即使楚进入耀了饱匹和区江，也弊能较抢快退过出，脱所以默能使助系统拦的输绵出特耽性得冷到改掀善。其算伯法是助将式奸(8贿―4胞)改泡写成驼式中优，KL称为岩逻辑偷系数1当|e(k)|≤ε时，采用PID控制0当|e(k)|＞ε时，采用PD控制KL=ε为e(k)的俭门限榆值，胖其值辩的选财取对轨克服恒积分道饱和扁有重跪要影仍响，追一般册应通机过实句验整露定。泄积分阔分离撇法算皮法的怖框图垂及控混制效眉果分什别如景图所走示。（9序-8册）积分倘分离航PI崭D算足法框父图积分帆分离基PI战D控云制效侧果2)泳遇突限削著弱积鲁分法遇限杏削弱死积分耽法的烦基本客思想渴是，贺当控哭制量屋进入意饱和阁区后携，只界执行宜削弱巡寿积分树项的槐累加缩慧，而镇不进肆行增快大积京分项术的累颜加。惭即计用算u(k)时熟，先馆判断u(k-1倍)是势否超淘过限厦制范牛围，垄若已丙超过uma贫x，则毒只累酬计负真偏差道；若戏小于umi曲n，则沫只累狠计正耀偏差旬，这友种方壁法也么可以喉避免今控制女量长嫩期停孕留在束饱和忍区。3)颗变白速积店分它的激基本科思想嫌是，昂改变毯积分番项的君累加胸速度盐，使婆其与意偏差隔大小职相对盒应，株即偏绕差越槽大，忙积分厦越慢闭，以窗致减励弱到甜全无顷；偏谎差越酱小，赛则积僵分越捏快，闷以利阁于消卵除静留差。2.爸抑制怜微分魔冲击臣的P纺ID斯控制春算法（1牲）微较分冲克击的封原因叉及其敬影响微分私作用孙有助熟于减年小超嚷调，完克服速振荡垒，使忧系统市趋于役稳定雕，同跟时加胖快系派统动史作速丧度，宜减小搞调整痛时间罩，有异利于四改善隶系统绍的动伐态特贵性。煮但当写给定肯值频踏繁升顾降时烧，通贤过微豆分造闸成控身制量汽u的夫频繁怎升降舅，使袖系统贴产生吴剧烈统的超刑调和药振荡卵，对煌系统违产生喉较大屯的冲割击，赚即所陆谓的劝微分司冲击袄。微袋分冲愧击可等以发筒生饱荡和，漫当系早统受剥到高若频噪类声干岛扰时夺，甚储至会方使执庙行机牧构被寨卡死贡。1）刷不完森全微孕分法在标概准P饶ID状算法傍中，厉当有者阶跃会信号徒输入望时，码微分凡项输想出急翼剧增奔加，拥控制陈系统讲很容声易产洒生振雷荡，贷导致途调节照品质高下降食。为纷了既沈克服培这一害缺点层，又秩使微垒分作踩用有枕效，抽可以漏采用徐不完市全微攻分的骡PI私D算任法。其基申本思附想是，仿已照模鸽拟调悼节器业的实勉际微烫分调陕节器院，加等入惯虽性环挺节，帽以克螺服完须全微闯分的砌缺点充。该应算法焰的传注递函森数表精达式嘱为下式中深，KD称为库微分理增益墨。推导升得不糊完全旺微分矮的P堵ID沸位置卷算式摸为:其中圈:它与勺理想辈的P具ID驻算式跨相比然，多时了一章项(k―1荷)次族采样拾的微屿分输承出量αuD(k-1待)。在单坝位阶从跃信币号作示用下翁，完汁全微探分与陶不完犹全微势分两赴者的扛控制束作用箱完全令不同胶，其恼输出他特性卖的差蓄异如态图所拆示。（9枝-9棒）两种繁微分挥作用笨的比拖较由于药完全俩微分扭对阶毁跃信喷号会上产生果一个臣幅度得很大魔的输根出信挽号，揭并且贼在一京个周掌期内反急剧忙下降摇为零材，信议号变膏化剧蒸烈，边因而架容易肌引起付系统乘振荡众；而味不完涨全微颜分的衬PI轿D控唇制中刚，其群微分百作用设按指挡数规帖律逐许渐衰疯减到肚零，角可以炎延续变多个仗周期催，因捷而系肝统变艰化比舒较缓毕慢，芽故不音易引恋起振司荡。范其延途续时模间的兽长短稻与KD的选竟取有川关，KD愈大邮延续小时间度愈短王，KD愈小判延续浙时间馒愈长郊，一摄般KD取1香0～挠30缸左右朗。从团改善扇系统尖动态谜性能启的角更度看和，不基完全挣微分阀的P扔ID斜算式至控制许效果棒更好辉。2）途微怀分先姑行P暖ID决算法微分仿先行竿PI袍D算海法是济将微沉分运缩慧算放妻在前毛面，洒它有坐两种贺结构并：一换种是彩对输饶出量瓣的微坚分，扣另一董种是窜对偏券差的烛微分药。微分批先行送PI行D控劲制结再构框医图在第刑一种拨结构含中，介只对狠输出巾量y(t)进灶行微速分，印不对如偏差e(t)微栋分，筝也就出是说岔对给宾定值r(t)无邪微分概作用爆。它捡适用搁于给役定量墙频繁绸升降黑的场编合，轨可以松避免丢升降丧给定敞值时励给系横统带携来的焦冲击偶，如亲超调低量过雹大，嚼调节知阀剧崭烈振怖荡等惯。后一嫩种结看构是雅对偏珠差值善先行赤微分仁，它妇对给晴定值侦和偏工差值希都有绑微分概作用厅，适扣用于轰串级宇控制起的副能控回追路。滋因为影副控辱回路粮的给潜定值专是由常主控较调节危器给守定的贺，也锤应该庙对其字作微缘瑞分处遗理，鬼因此廊应该已在副膨控回杨路中绞采用度偏差博微分乘PI型D控页制。3）带死尊区的令PID控制在计俩算机丑控制作系统驻中，狡某些屯系统丈为了副避免招控制跃动作湿过于岗频繁芽，以扮消除巷由于扁频繁疯动作猾引起绢的振糖荡，凯有时币采用究所谓白带有想死区竹的P滥ID控制支系统苦。|r(k)-y(k)|嚷=|e(k)|刊＞ε|r(k)-y(k)|神=|e(k)|魂≤ε其相盆应算唤式为死区ε是一绘个可产调参效数，潜其具该体数钓值可测根据迅实际奖控制固对象拒由实以验确听定。萄如果ε值取排得太川小，终使调买节过牛于频脑繁，来达不磁到稳钻定被评调对蚕象的沈目的填；如咱果ε值取粗得太苗大，昆则系厘统将蝇产生泉很大咳的滞眉后；治当ε=0冻时，可即为侍常规轧PID控制伐。该系弱统实旋际上奏是一蹲个非火线性系系统矿，即课当偏霸差的衰绝对锯值|e(k)|炭≤ε时，P(k)为荣0；幕当偏犁差的末绝对巴值|e(k)|交＞ε时，P(k)=e(k)，籍输出得值u(k)为竿PID运算遮结果印。4）提高阻控制晋速度烂的P撕ID铺算法菜—砰倒砰(姐Ba敬ng钢—b包an应g)匠控制砰砰辞(B拐an繁g—怀ba件ng引)控捎制是爆一种汽时间伟最优遵控制月，又亲称快桌速控吹制法恐。它完的输牛出只超有开惊和关救两种旗状态辱。α是撞一个猜可调肉参数量，α切取得旱小，拐砰砰暴控制集范围信大，鼻过渡符过程貌时间把短，拜但超障调量车可能里变大丽；α智取得禾大，挨则情铸况相桶反。苍控制叼时，积当E披(k跳)章＞α吵时，捕控制冷量取债与偏孤差同比符号疮的最耍大值骑或最启小值躬，因浴此当宣偏差灿较大拒时，既该最孕大的糕控制毒量将秀使偏雪差迅后速减两小，助可以舅使过供渡过蜡程加胡速。在工桨业控蚕制应伞用中带，最嘉有发祸展前漠途的盲是B仇an懒g饭Ba偶ng匙控制犯与反丈馈控溉制相谊结合炸的系动统，怕这种蓄控制腔方式崭在给折定值毒升降途时特宫别有皆效，马具体卫形式侮为＞α膨B武an蜓g农Ba沸ng削控制蒜|e(k)|步=|r(k)-y(k)|≤α求P灶ID掀控制时间宰最优煮位置躬随动内系统博，从片理论类上讲贞应采垄用B煌an牵g累Ba牙ng娘控制沸，但染Ba近ng波B害an培g控浊制很土难保核证足宫够高咱的定利位精花度，衬因此斗对于愚高精国度的盈快速婚伺服者系统础，宜怪采用线Ba植ng支B拳an啄g控早制和画线性楼控制坑相结栗合的丧方式繁，在始定位销线性远控制甲段采愚用数谋字PID控制羊就是金可选茄的方暑案之券一。8.捕2.碧3乱PI思D控扮制器示的参六数整另定在数笼字控胡制系志统中乞，参伞数的掉整定艘是十僚分重溜要的台，其凑好坏到直接锹影响绕调节融品质桂。由意于一晕般的残生产绸过程虫都具湖有较涨大的够时间桶常数慌，而仿数字晒控制久系统慕的采裳样周阴期则制要小堵得多膨，因蓄此数炼字PID调节龟器的钟参数粪整定盆，完廉全可辣以按减照模恭拟调希节器芳的各钻种参孤数整碑定方彩法进广行分楼析和宪综合芦。但更除了若比例抹系数KP，积佣分时超间常膀数TI和微善分时誓间常哨数TD外，年采样即周期T也是摆数字取控制浇系统央要合钞理选嫂择的遵一个版重要剖参数杏。1蕉采样与周期T的选羞择原堪则采样绿周期T在计才算机尝控制构系统煤中是墨一个叮重要网参量颜，必谎须根罪据具柏体情孝况来仍选择醋。由香填农(弃Sh阁an砌no嫂n)敏采样锯定理桂可知阔，当烟采样饮频率朽的上回限为fs≥2fma稿x时，fma章x是被杆采样身信号捧的最疤高频愧率，芒系统秒可真跑实地腰恢复烈到原把来的夸连续吗信号酒。从理刺论上菌讲，帐采样唉频率赠越高纷，失端真越吴小。励但从头控制辱器本优身而侍言，碌大都啦依靠涌偏差钓信号E(惕k)进行舟调节拌计算纯。当笼采样西周期桨T太摊小时浑，偏斯差信烈号E(劝k)也会胆过小槐，此务时计侄算机狂将会夸失去胖调节羡作用趋。采值样周天期T竿过长晃又会某引起跌误差纲。因划此采电样周抢期T熔必须主综合费考虑材，在原工程语上主韵要采章用经术验法贼。表8全―1斜采优样周检期T的经笨验数垦据上表摆列出叫了几名种常瓶见的锄被测汉参数扎的采命样周质期T的经钞验选闲择数市据，防可供距设计钞时参繁考。暴由于另生产项过程盲千差眯万别楚，经落验数画据不盾一定掀合适油，可行用试坟探法离逐步富调试肃确定祥。2撤用雅扩充慕临界掀比例说度法惧选择PID参数扩充皇临界李比例墓度法禁是以来模拟清调节狠器中储使用完的临初界比绕例度史法为菜基础竖的一胀种PID数字待控制密器参弹数的革整定头方法槐。用抖它整筛定T、KP、TI和TD的步黄骤如软下：(1准)选很择一兼个足萝够短抢的采鹊样周卵期Tmi面n。例摩如带对有纯涝滞后欣的系阅统，阀其采舌样周柏期取购被控辨对象葱纯滞故后时院间的演1/避10痒以下比，控絮制器续作纯颗比例KP控制衡。(2赌)逐绒渐减早小比达例度δ(δ=1投/KP)的项值，党使系壤统出先现临蛙界振产荡，础记下医使系损统发骄生振惩荡的锹临界拉比例任度δk和系视统的牛临界消振荡外周期Tk。(3径)选歪择合窃适的艘控制挖度。劝所谓折控制爹度，富就是掀以模尤拟调巧节器治为基旋准，隐将数锻字控识制器怨的控斯制效接果与控模拟远调节叠器的偿控制愁效果拔相比康较，耗是数响字控贝制器桂和模鸡拟调岩节器杂所对谦应的担过渡乐过程匹的误钻差平框方的绞积分祖比，约即钱控制郊度实际绍应用齐中并合不需呜要计揉算出辛两个章误差走平方蔬的积公分，辈控制专度仅行是表满示控鱼制效坟果的难物理绘概念拣。通姓常当歉控制抄度为断1.钻05喇时，饥数字房诚控制蛇器和爸模拟弃控制祝器的身控制哗效果霸相当供；当陶控制盆度为哀2.便0时冤，数粒字控爪制器墨比模旺拟调峰节器哈的控椒制质炭量差评。(4逼)根贴据控鸽制度艘查表仓8―柔2，轨求出T、KP、TI和TD的值注。表8胳―2姥扩充祥临界楼比例郑度法商整定毛参数鸦表3朋用扩稍充响涨应曲表线法数选择蹄PI站D参铁数在上繁述方风法中祖,不占需要温预先币知道窝对象刮的动向态特尸性，舞而是命直接年在闭欠环系执统中谈进行上整定颤的。景如果描已知古系统魔的动物态特忧性曲剑线，低数字抓控制团器的买参数羊整定斧也可级以采气用类鸡似模嫁拟调赚节器册的响洞应曲明线法愉来进丽行，脚称为桨扩充恼响应奶曲线哄法。绞其步垃骤如挣下：(1骗)断香开数紧字控途制器填，使目系统恒在手照动状裹态下壤工作狗；将环被调伴量调苦节到呆给定虹值附志近，醋并使麻之稳狠定下搞来；翠然后辟突然葱改变崖给定颗值，确给对粱象一辩个阶唱跃输荡入信需号。(2薄)用禾记录蕉仪表蒸记录图被调特量在使阶跃这输入猪下的飞整个着变化情过程伏曲线蛛。被控凶对象坊的阶违跃响客应曲浙线(3译)在滴曲线土最大牧斜率缝处作笛切线漠，求柏得滞塔后时形间τ、被惹控对思象时途间常烤数Tτ，以译及它速们的扫比值Tτ/τ。(4居)根产据所荣求得堪的Tτ、τ和它缎们的扎比值Tτ/τ，选勒择一扑个控魄制度链，查煤表8义-3穿即可矮求得脊控制减器的KP、TI、TD和采万样周免期T。表渴中的宁控制趴度的密求法系与扩讲充临局界比矛例度再法相眨同。表8础―3或扩充往响应穷曲线妹法整捐定参吉数表4披P辟ID镇归一兔参数绣整定死法除了栋上面吩介绍详的一子般扩省充临蹲界比田例度岭法外勉，还慰有一方种简走化扩牙充临辉界比搅例度知整定刊法。幻玉由于时该方南法只恩需整字定一约个参再数即合可，浙故称碗其为拜归一邀参数谣整定舰法。已知掘增量搏型P饥ID闪控制驾的公泰式为以若令T=0办.1TK；TI=0搅.5TK；TD=0窝.1稿25TK，式慎中TK为纯体比例稍作用还下的会临界蔬振荡档周期捧，则鹊Δu(k)=KP［2岭.4招5E(k)-养3.舅5E(k-1妖)+切1.播25E(k-2啦)］许番这样碎，对朋四个站参数崇的整急定简西化成鸡了对植一个弯参数KP的整艳定，已使问霞题明迁显地黄简化摘了。铸通过闸改变KP的值等，观血察控姑制效绒果，荒直到撕满意史为止摆。5段凑试删法确仰定P维ID移参数增大败比例装系数KP一般浓将加笛快系醒统的伤响应串，在坚有静笨态误津差的欺情况蛾下，代有利坑于减杨小静鸭态误副差。数但是位过大尸的比钻例系堤数会灶使系间统有滑较大宪的超捞调，箭并产疗生振棒荡，渠使稳姿定性顾变坏分。增大羊积分令时间TI有利卡于减撤小超面调，兽减小岂振荡券，使礼系统触更加画稳定欲，但界系统尚静态绳误差积的消仰除将键随之孔减慢背。增大木微分银时间TD亦有沸利于截加快扒系统攻响应丛，使若超调后量减啄小，冻稳定沫性增鸟加，皮但系孙统对床扰动渠的抑浊制能啊力减里弱，当对扰熟动有工较敏苏感的际响应踩。在凑讯试时蛛，可蝇参考总以上社参数客对控蔑制过座程的更影响材趋势果，对公参数惑实行捐下述讨先比衰例，澡后积内分，孔再微询分的垫整定脖步骤享。(1命)首泊先只墙整定品比例洁部分冈。即棕将比兄例系爽数由批小变奸大，耀并观政察相得应的泡系统樱响应到，直放到得悔到反姜应快声，超猎调小唉的响找应曲卖线。某如果驾系统山没有餐静差污或静讲差已总小到沉允许充范围削内，完并且煮响应舌曲线礼已属制满意议，则轨只需君用比壶例调啊节器患即可跪，最呼优比笨例系爱数可干由此细确定潮。(2浓)如缸果在绸比例苦调节佛的基奶础上烫系统专的静驻差不狼能满必足设产计要邻求，活则需代加入孔积分烧环节哄。整娱定时胸首先橡置积箱分时菠间TI为一姐较大部值，羡并将弊经第芒一步谊整定逮得到纷的比吹例系晴数略导微缩妄小(摄如缩汪小为典原值沉的0脱.8绑倍)谋，然悼后减粘小积俭分时获间，日使在河保持珠系统逢良好樱动态烧性能从的情放况下逃，静烘态误殊差得榜到消橡除。裙在此介过程攻中，题可根孕据响曾应曲咳线的万好坏侨反复地改变耗比例原系数买与积沃分时扔间，鸡以期尽得到腿满意卸的控僚制过刊程与喇整定亭参数给。(3披)若章使用商比例毅积分餐调节萝器消桶除了答静态樱误差音，但顿动态过过程模经反俭复调送整仍帅不能炉满意叠，则评可加印入微酷分环利节，鄙构成文比例阻积分纱微分筑调节岂器。粥在整闷定时挤，可芬先置迎微分贸时间TD为0祝。在旬第二踢步整败定的球基础退上，勤增大TD，同余时相浓应地堡改变矿比例犬系数刷和积促分时扛间，小逐步壮凑试摇，以唱获得虚满意怕的调牙节效男果和另控制榨参数差。8.霞3直阵接数修字控区制器挑的设常计模拟安化设崇计方顽法的绩主要胶缺点馆是采椅样周稀期的源值不悟能取殊得过鲁大，若否则份，会惜使系符统性报能变鄙差。俱而直族接数窜字化台设计根方法浴就克锅服了温这个哀缺点受，它绢一开待始就快把系读统看苏成是谜纯离晶散系峡统，膊然后坐按一筐定的薯设计衫准则结，以远Z变平换为驻工具萝，以扫脉冲对传递幅函数宅为数剃学模戴型，聚直接少设计益满足轧指标芒要求嘉的数醋字控最制器抓D(单z)灰。直接仿数字烟控制币器的失脉冲卷传递斧函数计算四机控民制系胶统原浆理图G(z)R(s)E(s)E(z)C(z)R(z)Gd(s)U(z)F(z)Gh(s)Gh(s)D(z)－+C(s)D(z)—享—数拨字控业制器举；Gh(s)—航—保佳持器必(本昼书用羊零阶根保持游器)咽；Gd(s)—每—控预制对围象传较递函蚕数；Φ(z)—柄—系匀统闭括环脉安冲传男递函圣数；R(z)—柏—输槐入信居号的Z变换权；C(z)—声—输廉出信苹号的Z变换假。系统接的闭链环传姜递函文数为(8怪-2赔7)也可歉求得滩控制侄器的枝传递急函数传为这就条是我工们分旁析和辟设计隙数字功控制雄器的绪基础脆和基辅本模商型。E8.塘3.耐2颂最访少拍这随动楚系统罗数字破控制占器的扫设计最少妇拍控义制系猜统设与计，顺也称驱为时塔间最烂佳系袋统设桥计，刑是计昼算机发控制波系统乱设计炸最有耗效的边方法他。所戴谓最屋少拍程，是聪指在信典型脸输入脖作用院下，叮系统风在有轨限个快采样鉴周期剩(有需限拍跨)内民，就辈能达旦到稳轨态。墙但只毒保证核在采版样点孙处无锋误差股。系统雅的性源能指统标是烘调整户时间咏最短霜。下面章讨论咱最少腐拍控锣制系迎统的复设计饰。最少旁拍控宪制系竟统的五闭环碍传递旦函数书，已亡经在舰上节搞中得习到，快这里迁将其请作变表形如傻下：同时惰可求恰出系颈统的戴误差占传递袄函数坦为：(8慕-2程8)(8讨-2程9)由式担(8梳-2祝8)浅可导劳出数守字控盐制器消的传谣递函旨数为由此狠可看孩出，数字这控制驶器与露被控勾对象佣及误离差z传递函数葵有关捷。并得伏出系膜统误胀差的Z变换乡丰为E(z)=Φe(z)R(z)歪(8黑-3除0)根据Z变换嚼的定体义E最少微拍控疫制器请设计挡要求勇系统愈在k≥N(N为正娱整数乖)时鲜，e(k)=辈0(遍或e(k)=开常数点)，丑这样E(z)只女有有颤限项剩。设帆计时渗，要嫂求N尽可奖能小徒，即饥最少惰拍。下面主介绍律误差约传递伯函数吗与系标统输揪入类永型的琴关系壶。典贼型的亡输入听信号奴一般箩为：单位详阶跃注输入：单位卫斜坡姨输入侮：(9亭-5啦-9膝)(9滩-5裕-1射0)单位拢加速心度输匙入：由上林面三帐种输何入的则Z变浴换可邻以看简出，周它们伙都可她用下式表悼示：(8练-3课1)其中粉：A(z)为箩不含晕(1例-z-1)的匪z-1多项氏式。诱所以辱误差需可表示五为(8常-3栋2)为使E(z)有让尽可傅能少征的有隶限项驼，要浑选择本适当汉的Φe(z)。利吨用Z变换景的终单值定膨理，贿稳态纵误差军为当要仔求稳棕态误本差为伟零时知，由撇于A(z)中专无(蛮1-z-1)的毁因子飞，所士以Φe(z)必排须含瞎有(虹1-z-1)m，则Φe(z)有殊下列捏形式民:Φe(z)=芒(1暮-z-1)mF(z)信(8怖-3斧3)雅式中资,F(z)是z-1老的有染限多拴项式笛，即校F(z)=塑1+f1z-1+f2z-2+…恩+fnz-n(8凳-3漫4)剖由式争(8组-3榨4)傲求出续闭环z传递桂函数累，即惠所以评，在z=0容处Φ(z)仅传有极挣点。Φ(z)具核有z-1的最盲高幂弱次,睡为p=m+n，这否表明雄系统援的闭作环响为应经迎过p个采絮样周质期(p拍)讯，在道采样鱼点的么值达钳到稳乏态。脉当F(z)=将1，即n取最缸小值n=0掉时，祥系统壮采样症点的享输出旁达到鬼稳态闲，即姓有限与拍(m拍)食内达龟到稳关态。F(z)=促1的意户义是若使Φ(z)的释全部谋极点暮均位霞于Z距平面古的原望点。(9亩-5搬-1静7)对于尼不同象的输删入，壮可以币选择肠不同对的误必差z传递盯函数Φe(z)。呜选定Φe(z)后鸡，最弃少拍善控制耳器D抓(z愉)可阶以根杰据式游(9互-5胶-6租)计旦算确放定。当系镰统输蒜入为插单位帅阶跃誉输入兼时，Φe(z)=握1-z-1可得为误差物和输导出为案：包得时软域误珠差为骄：e(0鹅)=馋1，e(1店)=e(2偿)=唉…=旗0礼即单溪位阶垃跃输劳入时殊系统厅的调堵整时细间为数T，枣只需迈一拍饥就达盘到了赠稳态俭。当系高统输营入为蜻单位食斜坡抚时，Φe(z)=准(1骡-z-1)2得误借差和俯输出秘为：得时梨域误撞差为良：何e(0裁)=森0，e(T)=T,e(2炭)=e(3系)=满…=皱0此时救，单职位阶断跃输魔入时始系统损的调暑整时乐间为尺2T，只喂需两棚拍就栽达到晶了稳铁态。当系荷统输物入为赶单位差加速袭度时吵，Φe(z)=榜(1允-z-1)3得误跳差和中输出盘为：配呢得时芹域误舍差为块：尝可见归，单锯位加贱速度婶输入肿时系涨统的寨调整锤时间血为3T，只碎需三子拍就荒达到片了稳板态。对于己三种颤典型急输入修，最燃少拍刚控制鉴系统退的调达整时别间、伞误差耍传递怕函数梁、闭造环传已递函吗数汇成总于摊表8瞎-1吊。表8村―1宋最少伐拍控售制系挺统各些参量胃表8.种4附纯滞程后对糠象控允制器舍的设脆计在热鞋工和调化工默等生句产过吉程中老，含府有较摧大的富纯滞珠后环抵节的袜被控衬对象脏是经岸常会宜遇到咐的，词它们桌对系喇统的杂稳定影性影横响极地坏，你会使蜻系统炊产生宋长时辜间和絮大幅巩度的僻超调炼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