计算机控制系统：传递函数、控制规律与对象分析

本资源是李正军编著的《计算机控制系统》第一章第四节的PPT文档，共158页，主要探讨了计算机控制系统中的控制规律，特别是针对被控对象的特性分析。被控对象是控制系统的核心组成部分，例如工业锅炉、水泥立窑、啤酒发酵罐等，其动态特性通常通过传递函数来表征，包括放大系数、惯性时间常数、积分时间常数和纯滞后时间。 1. 被控对象传递函数：对象的动态特性可以通过零阶保持器（H(s)）以及零点和极点在复平面上的位置来描述。零阶保持器用于保持信号的瞬时值不变，而其他极点和零点的存在影响系统的响应速度和稳定性。 2. 控制规律影响：控制系统的调节器传递函数Gc(s)和干扰通道GD(s)与对象传递函数Gp(s)共同决定了系统的动态响应。调节器的比例增益Kp影响调节作用的强弱，纯滞后时间长的系统更难以控制，因为它们对控制信号的响应会延迟。 3. PID算法离散化：PID（比例-积分-微分）控制器是常用的控制策略，它在连续系统中有效，但在计算机控制系统中需要离散化处理。离散化过程考虑了采样周期和系统稳定性的匹配。 4. 控制系统结构：除了基本的放大、惯性、积分和纯滞后环节外，实际对象可能包含这些环节的组合。这些环节串联后影响系统的响应速度和精度。例如，放大环节放大输入信号，惯性环节模拟物理系统的延时，积分环节消除积分误差，纯滞后则反映了信号传递的延迟。 5. 扰动分析与补偿：系统经常受到外部扰动n(t)，通过主副控制回路的设计，可以在扰动影响主被调参数前减小其影响。扰动通道也有类似的传递函数描述。 6. 闭环控制与采样周期：确定合适的采样周期对于确保系统稳定性至关重要，但理论计算中存在挑战。闭环时间常数是评估控制系统性能的重要参数。 这份文档深入剖析了计算机控制系统中被控对象的传递函数及其对系统性能的影响，以及如何通过PID算法和控制结构设计来优化控制效果。无论是理论分析还是实际应用，都为理解计算机控制系统的运作机制提供了详尽的资料。