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 |
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(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
图1 图2 (2)劳斯稳定判据 其判别步骤如下: ① 求出离散系统的特征方程D(z)=0; ② 在D(z)=0中令z=(1+ω)/(1-ω),求出新方程D'(ω)=0; ③ 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,则D(z)=0的根全部位于Z平面的单位圆内 例 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,故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 |
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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 图1 系统的闭环脉冲传递函数为 其中 故 单位阶跃输入时 则 Z反变换后 |
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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 σp=40% ts=10s(Δ=0.05) (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 |
图2 |
式中 K——常数; zj——系统的零点; pi——系统的极点 则pj在Z平面上的位置与系统瞬态响应的关系如图3所示 图3 极点位置与瞬态响应的关系 |
稳态误差分析
稳态误差分析 |
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对于如下图所示的离散系统,其误差脉冲传递函数Fe(z)为 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 |
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典型输入作用下稳态误差计算式 |
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输入信号R(z) |
e(∞)计算式 |
单位阶跃信号 |
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单位斜坡信号 |
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单位加速度信号 |
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