计算机控制系统与采样周期选择

"选择采样周期T-计算机控制技术PPT" 在计算机控制技术中，选择合适的采样周期\( T \)是至关重要的。采样周期是指系统对连续信号进行采样的时间间隔，它直接影响到控制系统的性能和稳定性。香农采样定理指出，为了无失真地恢复一个带限信号，采样频率应至少是该信号最高频率的两倍，即\( f_s > 2f_{max} \)，其中\( f_s \)为采样频率，\( f_{max} \)为信号的最高频率。在计算机控制系统中，这一过程通常由零阶保持器(H(S))完成。 零阶保持器的传递函数为： \[ H(s) = \frac{1}{1 - e^{-Ts}} \] 其频率特性可以表示为： \[ H(j\omega) = \frac{1}{1 - e^{-j\omega T}} \] 零阶保持器的作用是将离散时间信号保持在采样时刻的值，直到下一个采样时刻。从频率特性中可以看出，它会导致控制信号产生附加的相位滞后。当采样周期较小，可以近似认为零阶保持器为一个单位延迟器。这种相位滞后可能会对系统的响应速度和稳定性产生影响。 在设计计算机控制系统时，需要考虑以下几个方面： 1. **实时性**：计算机控制系统必须能够在限定的时间内完成数据采集、处理和输出，以确保对实时事件的快速响应。实时性是计算机控制系统的本质特征，特别是在对快速变化过程的控制中，如导弹防御系统，对时间要求极为苛刻。 2. **在线与离线**：在线方式意味着计算机直接与生产过程连接并实施控制，而离线方式则依赖人工干预。实时系统通常是在线的，但在线系统并不一定都是实时的，因为数据采集后可以稍后处理。 3. **系统组成**：计算机控制系统通常包括硬件（如工业控制机）和软件部分，以及与生产过程交互的输入/输出设备。这些组件共同协作，实现数据采集、控制决策和控制输出。 此外，学习计算机控制技术时，可以参考以下书籍和期刊： - 朱玉玺的《计算机控制技术》（电子工业出版社） - 吴坚的《计算机控制系统》（武汉理工大学出版社） - 张燕红的《计算机控制技术》（东南大学出版社） - 于海生的《微型计算机控制技术》（清华大学出版社） - 孙增圻的《计算机控制理论及应用》（清华大学出版社） - 谢剑英的《微型计算机控制技术》（国防工业出版社） - 王树青的《工业过程控制工程》（化学工业出版社） - 期刊：《工业控制机》、《测控技术》、《电气自动化》、《自动化仪表》、《工业仪表与自动化装置》、《化工自动化及仪表》等。 通过深入学习这些资料，可以更好地理解和掌握计算机控制系统的理论基础和实际应用。