计算机控制技术：采样系统理论与实践

"采样系统理论-计算机控制技术(顾德英)课件1" 在计算机控制技术中，采样系统理论扮演着至关重要的角色。采样理论是连接连续时间系统与离散时间系统的关键桥梁，它探讨如何将连续时间的信号转换为离散时间信号，以便于在数字设备中进行处理。这一过程通常涉及以下几个主要方面： 1. **连续模型及性能指标的离散化**：在设计计算机控制系统时，首先需要对连续时间的系统模型进行离散化处理。这包括将连续时间的传递函数、状态空间模型转换为离散时间形式。离散化过程中需要考虑的关键因素是采样周期（T），它决定了系统从连续到离散转换的精度。 2. **性能指标函数的计算**：离散化后的系统需要评估其性能指标，如稳态误差、上升时间、超调量等。这些性能指标的计算基于离散时间的系统特性，如脉冲传递函数或Z变换。 3. **采样控制系统的仿真**：为了验证设计的可行性，通常会在计算机上对离散时间系统进行仿真。通过仿真可以观察系统在不同输入和扰动下的响应，调整参数以优化系统性能。 4. **采样周期的选择**：采样周期的选择直接影响系统的稳定性和精度。过小的采样周期可能导致系统不稳定，过大则可能降低系统分辨率和控制精度。奈奎斯特定理指出，采样频率至少应为系统最高频率成分的两倍，以避免混叠现象。 计算机控制技术在现代工业中占据核心地位，它结合了自动控制理论、自动化技术和计算机技术。随着科技的发展，计算机控制系统已经广泛应用于国防、航空航天、工农业生产等多个领域。学习计算机控制技术通常需要先修课程的基础，如模拟电子技术、数字电子技术、微型计算机原理与接口技术、单片机原理与接口技术、自动控制原理等。 课程内容通常涵盖微机总线结构、输入输出接口设计、检测与控制的硬件基础、数字控制器设计、新型控制策略以及计算机控制系统设计实例分析。课程通过理论教学与实验相结合的方式，旨在培养学生的实际设计能力。课程总学时通常为56小时，其中50小时为授课，6小时为实验。 在计算机控制系统中，计算机作为核心执行控制功能，采用软件实现控制规律，可以同时处理多个控制回路，并支持开环和闭环控制。信号特征方面，系统涉及到模拟信号与数字信号的转换，采样周期决定了信号的数字化程度，而理想的采样点应满足采样定理以确保信息不失真地传输。