计算机控制系统改造与脉冲传递函数分析

本文主要讨论了如何在计算机控制系统中应用脉冲传递函数，特别是在ANSYS Electronics Desktop 2019R1 Q3D Extractor软件环境下，解决被控对象的脉冲传递函数问题。同时，文章提供了MATLAB命令来计算脉冲传递函数，并涉及到了系统静差要求以及计算机控制系统的优点和设计。 在计算机控制系统中，脉冲传递函数是分析和设计数字控制器的关键工具。它描述了系统在离散时间域内的动态响应。在给定的例子中，被控对象的脉冲传递函数表示为 \( G(z) = \frac{z - 0.9355}{z - 0.064} \)，这是通过MATLAB的c2dm函数计算得到的，该函数用于连续到离散转换，其中参数[1],[3,1]分别代表闭环极点，0.2是采样时间，'zoh'表示零阶保持器(ZOH)作为离散化方法。 为了满足静差要求，系统需要设定合适的开环放大系数。在本例中，如果控制器D(z)的稳态增益为k，目标是在综合点处的误差小于0.02。因此，需要调整k值以确保系统性能满足这一要求。 文章还提及了一些计算机控制系统的实践应用，包括： 1. 计算机控制系统相比于传统的连续模拟控制系统，其优点在于精确性高、灵活性强、易于扩展和故障诊断。例如，可以使用一台计算机通过分时巡回控制方案来控制多个被控参量，有效地节省硬件资源。 2. 雷达天线俯仰角位置伺服控制系统可以通过加入计算机控制，提高控制精度和响应速度，同时简化硬件结构。 3. 水位高度控制系统的计算机化改造，可以实现更准确的水位控制，比如通过实时监测和调节进水阀门，以适应水量变化。 4. 机械手控制系统可以通过计算机实现更复杂的运动控制策略，提高作业效率和精度。 5. 数字式自动驾驶仪在飞机控制系统中的应用，能够提供更高的稳定性和抗干扰能力，相比于连续模拟系统，数字控制系统的鲁棒性更强。 6. 在信号采样理论中，连续信号被理想采样后，可以得到离散时间的采样信号，这在数字信号处理中至关重要。 7. 通过拉氏变换，可以分析采样信号的特性，这对于理解和设计数字滤波器等系统非常有用。 这些题目和解答揭示了计算机控制系统的基本概念、设计方法和实际应用，涵盖了从基本的脉冲传递函数计算到复杂的系统改造，强调了计算机控制在提升系统性能和实现自动化方面的重要性。