线性离散控制系统

离散控制系统分析

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离散控制系统分析

离散控制系统分析

稳定性分析

稳定性分析

(1)稳定条件

离散控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根全部分布在Z平面上以原点为圆心的单位圆内。如图1所示

22d1d41     22d1d42

1                        图2

(2)劳斯稳定判据

其判别步骤如下:

求出离散系统的特征方程D(z)0

D(z)0中令z(1+ω)/(1-ω)求出新方程D'(ω)0

利用劳斯表判别D'(ω)0的根是否均为负实部。若D'(ω)的根全部具有负实部D(z)0的根全部位于Z平面的单位圆内

 离散系统如图2所示

系统的闭环脉冲传递函数为

其中                

因此              

令                    

则              

列劳斯表

劳斯表第一列元素符号变化一次因此D'(ω)有一个根具有正实部D(z)中有一个根位于Z平面上的单位圆之外系统不稳定

过渡过程分析

过渡过程分析

评价离散系统过渡过程品质时仍以单位阶跃信号作为输入信号以超调量、过渡过程时间等特征量来描述系统的性能

(1)单位阶跃响应

设系统如图1所示

22d1d43

1

系统的闭环脉冲传递函数为

其中                 

故                      

单位阶跃输入时

Z反变换后

输出信号C*(t)如图2所示

该系统的单位阶跃响应是衰减振荡相应的特征值为

c*()1

σp40%

ts10s(Δ0.05)

(2)离散系统的极点分布和瞬态响应之间的关系

离散系统的闭环脉冲传递函数为

其中

2

式中 K——常数

zj——系统的零点

pi——系统的极点

pjZ平面上的位置与系统瞬态响应的关系如图3所示

22d1d45

极点位置与瞬态响应的关系

稳态误差分析

稳态误差分析

对于如下图所示的离散系统其误差脉冲传递函数Fe(z)

利用终值定理可计算系统的稳态误差e()

对于典型的输入函数系统的稳态误差计算见下表

典型输入作用下稳态误差计算式

输入信号R(z)

e()计算式

单位阶跃信号

单位斜坡信号

单位加速度信号