计算机控制技术：第四章 数字控制器设计与复杂控制

“计算机控制技术：第4章 常规及复杂控制技术.ppt” 本文主要探讨了计算机控制技术中的常规及复杂控制技术，重点介绍了数字控制器的连续化设计技术。计算机控制系统的设计过程是在给定性能指标下，设计控制器的控制规律和数字控制算法。本章分为常规控制技术和复杂控制技术两部分。 4.1 数字控制器的连续化设计技术 该设计方法首先忽略控制回路中的零阶保持器和采样器，以连续系统的方式进行初步设计，得到连续控制器，然后通过近似转换将其离散化为数字控制器，以便于计算机实现。这一过程包括以下步骤： 1. 设计假想的连续控制器D(S)：选择一个合适的控制器结构，例如采用频率特性法或根轨迹法，根据被控对象的传递函数G(S)来设计D(S)。 2. 选择采样周期T：根据香农采样定理，确定最小采样频率以确保信号不失真。零阶保持器H(s)在计算机控制系统中用于信号恢复，其传递函数具有特定的频率特性。 4.1.1 数字控制器的连续化设计步骤详解 - 第一步，设计一个假想的连续控制器D(S)。这通常涉及到选择一个合适的控制器结构，并利用已知的被控对象G(S)来求解D(S)。 - 第二步，确定合适的采样周期T。采样周期的选择需要考虑信号的带宽和系统的稳定性，同时满足香农采样定理的要求。零阶保持器的传递函数与采样周期有关，影响系统的离散化表现。 4.1.2 数字PID控制器的设计：这部分可能涉及如何设计数字形式的PID控制器，以实现对被控对象的精确控制，包括比例（P）、积分（I）和微分（D）成分的设置。 4.1.3 数字PID控制器的改进：为了提高控制性能，可能需要对基本的数字PID控制器进行优化，例如引入自适应控制、模糊控制或神经网络控制等策略。 4.1.4 数字PID控制器的参数整定：这是确保控制器性能的关键步骤，通常包括手动整定、临界比例度法、响应曲线法等多种方法，以获得最佳的控制效果。 此外，计算机控制系统的结构框图显示了采样系统的工作原理，其中控制器D(z)的输入是偏差，输出是控制量，H(s)是零阶保持器，而G(s)表示被控对象的传递函数。理解这些组件之间的相互作用对于设计和分析控制系统至关重要。 总结来说，本章深入讨论了计算机控制系统中数字控制器的设计，包括从连续到离散的转换，以及如何优化控制性能，对于理解和应用计算机控制技术具有重要的指导价值。