采样控制系统的模拟化设计方法详解

"计算机控制系统的模拟化设计方法(1).ppt 涉及采样控制系统的设计，包括模拟化设计思路、典型结构、设计步骤以及离散化方法的应用。" 计算机控制系统的模拟化设计方法是一种将连续域的控制策略应用于离散系统的策略。这种方法允许设计者利用已知的连续域设计技巧来创建一个连续控制器D(s)，然后通过离散化过程将其转换为适合于数字系统的控制器D(z)。这种设计方法被称为"连续域-离散化设计"或"模拟化设计"。 在设计采样控制系统时，通常有两种主要的方法。第一种是基于连续域的设计，即先设计出连续控制器D(s)，再通过离散化技术将其转化为D(z)。第二种方法是在离散域内直接进行设计，例如使用直接数字设计法、W变换设计法或Z域根轨迹设计法。 采样控制系统的结构通常包括计算机、模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）和零阶保持器（ZOH）。当采样频率足够高时，这些离散部分可以近似看作一个连续系统，使得我们可以把AD、数字控制器和DA视为一个连续的控制器D(s)。 模拟化设计的具体步骤如下： 1. 首先，在连续域中设计模拟校正网络D(s)，使其满足预期的控制性能。 2. 选择合适的离散化技术，将D(s)转换为离散传递函数D(z)。 3. 分析转换后的数字控制器D(z)的性能，确保其满足控制系统的性能指标。 4. 将D(z)转化为递推算式，以便编写计算机程序实现。 5. 通过混合仿真验证设计的正确性和程序的准确性。 离散化方法的选择至关重要，因为它需要保持原连续控制器的动态特性，如脉冲响应、阶跃响应、频率响应和稳态增益等。不同的离散化方法会带来不同的效果，且可能无法完全保留所有原始特性的相似性。因此，选择合适的方法是一项挑战。 计算机控制系统的模拟化设计方法提供了一种将连续控制理论应用于实际数字控制系统的途径，通过离散化技术克服了两者之间的域差异，实现了从理论到实践的有效过渡。