第5章-自动控制技术课件

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机电一体化,第五章,自动控制技术,第,5,章 自动控制技术,5.1,概述,5.2,控制系统的数学模型,5.3,微机控制技术基础,5.4,数字控制器的设计,5.1,概述,5.1.1,控制与控制系统,5.1.2,系统的分类,5.1.3,系统的过渡过程和性能指标,5.1.1,控制与控制系统,控制是指为达到预先给定的目的，作用于系统的有目的的动作。控制系统是指由,被控对象,和,控制装置,所构成的，能够对被控对象的工作状态进行调节、使之具有一定的状态和性能的系统。,例如：,5.1.1,控制与控制系统,组成：,(1),传感器,:,将贮槽液位信息转为特定信号,(,如,U,、,I,等,),，并传送到控制器，相当于人工控制时眼睛的作用。,(2),控制器,:,接受变送器送来的信号，与由生产工艺要求确定的给定液位信号比较得出偏差，按某种运算规则算出结果，并将此结果转换为特定信号发送到执行器，相当于人工控制时大脑的作用。,(3),执行器,:,即此处的控制阀,2,，它根据控制器送来的信号大小自动调节阀门的开启度，相当于人工控制时手和阀的组合。,5.1.1,控制与控制系统,控制器,控制阀,被控对象,传感器,给定值,偏差,控制器,输出,操纵,变量,被控,变量,测量值,-,+,自动控制系统方框图,干扰,利用系统框图可清楚、方便地表示自动控制系统中各个组成部分之间的相互关系，在研究自动控制系统时，通常用方框图表示控制系统的组成。,5.1.2,系统的分类,1,按照有无反馈测量装置分类,控制器,被控对象,输入,输出,开环控制系统,控制器,被控对象,传感器,输入,偏差,输出,测量值,-,+,闭环控制系统,开环控制系统是没有反馈环节的控制系统,其主要优点是简单、经济、容易维修以及价格便宜。它的主要缺点是精度低，对环境变化和干扰十分敏感。,闭环控制系统亦称反馈控制系统。闭环控制系统与开环控制系统相比，具有精度高，动态性能好，抗干扰能力强等优点，它的缺点是结构复杂，维修困难，价格昂贵等。,5.1.2,系统的分类,2,按照信号处理技术分类,控制系统可以分为,模拟控制系统,和,数字控制系统,凡采用模拟技术处理信号的控制系统称为模拟控制系统,;,而采用数字技术处理信号的控制系统称为数字控制系统。,现在许多控制系统都采用微处理机作为控制器，负责采集信号、运算控制规律以及产生控制指令等。机械系统是连续的物理过程，而微处理机控制器处理离散的数字信号，二者之间必须通过采样器,(A/D),和数据保持器,(D/A),连接起来通常，这类计算机控制系统通常称为,采样,数据控制系统,。,5.1.2,系统的分类,3,按照应用分类,控制系统分为,调节系统,、,跟踪系统,和,过程控制系统,调节系统是在干扰作用下使被控变量保持常数的一种控制系统，调节系统的输入是它的设定点。,跟踪系统是保持其被控变量尽可能接近时变的指令值，如数控机床的刀具必须跟踪给定的路径，以加工出合适形状的零件，这是典型的伺服系统。伺服系统是一类被控变量为位移、速度或加速度的跟踪系统。,温度自动调节系统不是伺服系统，而是过程控制系统。典型的过程控制系统的被控变量有温度、压力、流速、液位以及化学浓度等。,5.1.2,系统的分类,4,按系统给定信号的特点分类,(1),恒值控制系统,控制过程中，被控变量保持在一个状态不变，或者说系统的给定信号是恒定值。,(2),程序控制系统,这类系统的给定值是变化的，且为一已知的时间函数，或按预定的规律变化。比如金属热处理的温度控制装置、数控机床的数控程序加工，就是这类系统的例子。,(3),随动控制系统,这类系统的特点是给定信号不断地变化，且变化不是预先规定好的，即给定信号是按未知规律变化的任意函数。随动系统的根本任务就是能够自动地、连续地、精确地复现给定信号的变化规律。如雷达天线伺服系统等都是随动系统。,5,.1.3,系统的过渡过程和性能指标,1,过渡过程,系统的控制过程实际上是一个动态过程，即当系统的输入量（包括干扰）发生变化时，由于系统的能量只能作连续变化，从而使系统的输出呈现出从一个平衡状态向另一个平衡状态过渡的过程,称之为系统的过渡过程。一般情况下，系统脉冲响应的过渡过程有以下几种基本形式：,(1),非周期衰减过程,(2),衰减振荡过程,(3),等幅振荡过程,(4),发散振荡过程,分别见下图的,a b c d,。,5,.1.3,系统的过渡过程和性能指标,a,b,c,d,实际的控制系统希望系统具有图,a,和,b,的输出形式，图,c,和,d,的情况是不容许出现的。,系统的输出和系统的输入是密切相关的，实际系统的输入形式多种多样，为安全和理论分析的方便，常选一些典型的输入形式，包括,单位阶跃输入,、,单位速度,(,斜坡,),输入,、,单位加速度,(,抛物线,),输入,。其中因阶跃信号（如下图所示）对被控变量影响最大，且易实现，便于实验、分析和计算，故常被采用作为系统的输入来研究控制系统。,5,.1.3,系统的过渡过程和性能指标,2.,性能指标,输入作用下所产生控制系统的输出称为响应。系统由初始状态随时间到最终状态的响应过程称为动态过程称瞬态响应，是系统短时间响应特性的度量；时间趋于无穷大时系统的输出称为稳态过程，亦称稳态响应，表征系统输出量最终复现输入的程度。任何控制系统的时间响应都包括动态和稳态两过程，即典型输入作用下，控制系统的性能指标由,稳态性能,和,动态性能,两部分组成。,5,.1.3,系统的过渡过程和性能指标,(1),稳态性能,对于单输入单输出系统，时域中稳态响应的性能指标是稳态误差，即典型信号作用下，,t,时系统的稳态输出与参考输入对应的希望输出之差。,对于单位反馈系统，在不同参考输入信号作用下的系统响应的稳态误差就是：,5,.1.3,系统的过渡过程和性能指标,(2),动态性能,(,a),上升时间,:,t,r,(b),峰值时间,:,t,p,(c),最大超调量,:,M,p,(d),调整时间,:,t,s,(e),振荡次数,:,N,5.2,控制系统的数学模型,1,数学模型,反映系统输出与输入之间特性的数学描述称为系统的数学模型。因过渡过程中，系统的输出（即被控变量）随时间而变化，故描述系统特性的数学模型中不仅会出现这些变量本身，也包含这些变量的各阶导数，所以微分方程式是表示系统数学模型最基本的形式。,2,建立数学模型的意义,研究与分析控制系统时，既要定性地了解系统的工作原理及特性，还要定量地描述系统的动态性能，找到内部结构及参数与系统性能间的关系,(,数学模型,),。,如系统不按预先期望的规律运行，基于对模型的分析，适当地改变其结构和参数，使其满足规定性能的要求；设计系统的过程中，对于给定的被控对象及控制任务，也可以借助数学模型来检验设计思想，以构成完整的系统。所有这些都离不开数学模型。,3,建立数学模型的一般原则,合理数学模型的建立应该在模型的准确性和简化性之间进行折中。既不能过分强调准确性而使数学模型过于复杂，也不能片面追求简化性而使分析结果与实际的出入过大。这是在建立系统数学模型的过程中要特别注意的问题。,5.2.1,数学模型的概念,(1),非参量模型,采用曲线或数据表格等表示的数学模型称为非参量模型。非参量模型可通过实验得到，也可通过计算得到，其特点是形象、清晰，易看出定性的特征。但由于缺乏数学方程的解析性质，直接用来进行系统的分析和设计往往比较困难，必要和可能时，可进行一定的数学处理来得到参量模型的形式。,(2),参量模型,当数学模型是采用数学方程式来描述时，称为参量模型。参量模型按其讨论域可分为,时域模型,、,复数域模型,和,频域模型,。,时域模型包括微分方程、差分方程等，其直观、准确，不足之处是系统的结构改变或某个参数变化时，要重新列写并求解微分方程。,式中 及 分别为与系统结构和参数有关的常系数。它们与系统的特性有关，一般需通过系统的内部机理分析或大量的实验数据处理才能得到。,5.2.2,数学模型的类型,(a),微分方程,对于线性连续的控制系统，通常用常系数线性微分方程式来描述，如果以,r(t),表示输入量，,C(t),表示输出量，则系统特性可用下列微分方程来描述：,(b),传递函数,复数域模型包括系统,传递函数,和,结构图,，传递函数既可表征系统的动态特性，也可用来研究系统的结构或参数变化对系统性能的影响。,线性定常系统的传递函数定义为零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。其中拉氏变换定义为：,5.2.2,数学模型的类型,将前述微分方程拉氏变换并考虑零初始条件得,则这个系统的传递函数可写为,传递函数具有以下性质：,(1),传递函数描述系统本身的动态特性，与输入量大小及性质无关。传递函数分母是系统特征多项式，代表系统固有特性，分子代表输入量与系统间的变换关系。,(2),传递函数不能描述系统的物理结构。对动态特性相似的不同物理系统可用同一类型的传递函数描述。,(3),传递函数的量纲取决于输入量和输出量的量纲。,(4),通常传递函数分母多项式的阶次高于分子多项式的阶次。分母多项式阶次为,n,的系统，称为,n,阶系统。,(5),传递函数只适用于线性系统。满足线性叠加原理是线性系统的主要性质。,5.2.2,数学模型的类型,(c),频率特性,频域模型主要描述系统的频率特性，应用频率特性可不需要进行大量的计算，就能比较迅速地分析系统中各个参量对系统性能的影响以及可直接研究闭环系统的稳定性，而不必求出系统的特征根。,将传递函数中 换成 ，即为频率特性。因此，如果已知各个环节的传递函数，就不需要逐一推导每个环节的频率特性，而是以 代替 求取。反之把频率特性中 换成 ，就可得到该环节或系统的传递函数。,5.2.2,数学模型的类型,1.,机理建模,(1),根据系统和各元件的工作原理及其在控制系统中的作用，确定其输入量和输出量。,(2),根据元件工作时所遵循的物理或化学定律，列出其相应的原始方程式。在条件许可时可适当简化，忽略一些次要因素。所谓物理或化学定律，不外乎,牛顿定律,、,能量守恒定律,、,物质守恒定律,、,基尔霍夫定律,等等。,(3),列出原始方程式的中间变量与其它因素的关系式。,(4),将上述关系式代入原始方程式，消去中间变量，得到描述输出量与输入量之间关系的微分方程便是系统或元件在时域的数学模型。,5.2.3,数学模型的建立,例,1,贮槽液位控制系统,即如图所示系统，液体经过阀门,1,不断地流入贮槽，贮槽内的液体又通过阀门,2,不断地流出。工艺上要求贮槽的液位,h,保持定值。在这里，贮槽就是被控对象，液位就是被控变量。,三、数学模型的建立,设阀门,2,的开度保持不变，阀门,1,的开度变化是引起液位变化的扰动作用，对象的输入量是流入贮槽的流量,Q,i,，对象的输出量是液位,h,。下面来看当阀门,1,的开度变化时，液位是如何变化的，也就是建立表征,h,和,Q,i,之间关系的数学表达式。,由题意可知，贮槽蓄储量的变化率为单位时间内流入与流出物料量的差。设贮槽横截面积为,A,，当流入贮槽的流量,Q,i,等于流出贮槽的流量时,Q,0,，对象处于平衡状态，对象的输出量液位,h,保持不变。,设在微小时间内，,Q,i,发生变化，不再等于,Q,0,因而引起液位变化，此时，流入与流出贮槽的物料量之差应该等于贮槽内增加或减少的物料量，即,5.2.3,数学模型的建立,Q,i,、,Q,o,、,h,都是时间的变量。考虑流过阀门,2,的流量与阀芯位移,x,和阀压降之间的关系为,考虑,并线性化得,整理后得,考虑,5.2.3,数学模型的建立,在平衡点,Q,o,与,Q,i,相等,考虑闭环时,PID,控制算法,u,h,h,-,+,R,这就是用来描述简单的贮槽液位控制系统的数学模型。,5.2.3,数学模型的建立,2.,实验建模,许多机电一体化产品的控制系统往往很难通过内在机理的分析来建立数学模型，而是常常用实验的方法来获得数学模型。所谓实验建模，就是在所要研究的系统上，加上一个人为的输入作用，然后用仪表测取并记录表征系统特性的物理量随时间变化的规律，得到一系列实验数据或曲线。这些数据或曲线就是用来表征系统特性的非参量数学模型。当然，根据这些数据或曲线的特征再加以一定的构思与数据处理，就有可能使之转变为参量模型。,5.2.3,数学模型的建立,为方便起见，实际工作中，常用一些物理量来表示系统的特性。称这些物理量为系统特性参数。,1.,一阶系统的特性参数,5.2.4,描述系统特性的参数,(1),放大系数,K,如输入有一定的变化量，通过系统被放大了,K,倍，变为输出变化量，称,K,为系统的放大系数。,K,越大表示系统的输入量变化一定时，输出量的变化量就越大,被控变量对这个量的变化就越灵敏。,(2),时间常数,T,自动控制系统中，用时间常数,T,表示系统到达稳定状态的速度。时间常数,T,越大，表示系统受到干扰作用后，被控变量变化越慢，达到新的稳定值所需的时间越长。,(3),滞后时间,有的系统在受到输入作用后，被控变量却滞后一定的时间才发生变化，这种现象称为滞后。根据滞后性质的不同，可分为,传递滞后,和,容量滞后,两类。,(1),传递滞后又叫纯滞后，一般用 表示。,5.2.4,描述系统特性的参数,右图所示为有、无纯滞后一阶对象的阶跃响应曲线。为输入量，,c(t),为无纯滞后时的输出量，,c,(,t,),为有纯滞后时的输出量。,两条响应曲线除了在时间轴上相差一个,的时间外，形状完全相同。也就是说当输入量发生变化时，其输出量经过一段纯滞后时间,以后，才开始等量地反映原无滞后时的输出量，其数学表达式为,因此，有、无纯滞后特性的系统其数学模型具有类似的形式。如果上述例子中被控对象都是一阶对象，而且它们的时间常数和放大系数亦相等，仅在自变量,t,上相差一个,T,的时间，那么，若无纯滞后的系统特性可以用下述方程式描述的话,则有纯滞后的系统特性描述为,5.2.4,描述系统特性的参数,(2),容量滞后,容量滞后也叫过渡滞后。即系统在受到阶跃输入作用后，被控变量开始变化很慢，后来才逐渐加快，最后又变慢直至逐渐接近稳定值，其响应曲线如图所示。,5.2.4,描述系统特性的参数,容量滞后一般是由于物料或能量的传递受到阻尼的影响，一般出现在二阶系统。对于这种系统，如用前述的三个参数,K,、,T,、,(,用一阶系统,),来描述的话，必须作近似处理。,近似处理的方法如下：在上图所示的响应曲线上，过反应曲线的拐点,O,作一切线，与时间轴相交，交点与被控变量开始变化的起点之间的时间,间隔,h,即为容量滞后时间。由,切线与时间轴的交点到切线与,稳定值,K,A,线的交点之间的时间,间隔为,T,。这样二阶系统就被近,似为有滞后时间 ，时间,常数为,T,的一阶系统了。,5.2.4,描述系统特性的参数,自动控制系统中，滞后的存在是不利的，因为滞后的存在使系统受到干扰作用后，被控变量不能立即反映出来，就不能及时产生控制作用，系统的控制质量就会受到影响。所以，设计和安装控制系统时，应当尽量把滞后时间减到最小。,2.,二阶系统的特性参数,5.2.4,描述系统特性的参数,(2),系统阻尼比,大可以提高系统稳定性及响应过程的平稳性，减小超调量，但同时响应速度降低。,(3),系统固有频率,提高固有频率可以提高系统稳定性、精度和快速响应，提高抗干扰能力，但系统成本增加,(1),系统增益,K,K,较小，系统比较稳定，但较小的,K,会导致快速响应变差和稳态误差增大。,根据奈氏判据，系统开环幅相曲线临界点附近的形状，对闭环稳定性影响很大。,两个表征系统稳定程度的指标：相角裕度,和幅值裕度,h,。,Re,Im,0,-1,Re,Im,0,-1,1,稳定裕度,Re,Im,0,-1,5.2.5,控制系统的设计方法,（,1,）幅值裕度,h,：,令,相角为,180,时对应的频率为,g,（,相角穿越频率），频率为,g,时,对应的幅值,A,(,g,),的倒数，定义为幅值裕度,h,，即,或,20lg,h,=,20lg,A,(,g,),（,2,）,相角裕度,：,令幅频特性过零分贝时的频率为,c,（,幅值穿越频率），则定义相角裕度,为,=180+,(,c,),5.2.5,控制系统的设计方法,h,具有如下含义：如果系统是稳定的，那么系统的开环增益增大到原来的,h,倍时，则系统就处于临界稳定了。,具有如下含义：如果系统是稳定的，那么系统的开环相频特性变化,角度,时，则系统就处于临界稳定了。,Re,Im,0,-1,A,(,g,),c,5.2.5,控制系统的设计方法,L,(,)/dB,c,g,h,(,dB,),180,(,)/,0,5.2.5,控制系统的设计方法,例,T,1,T,2,L,(,)/dB,0,20,40dB/dec,20dB/dec,1,=,1/,T,1,2,=,1/,T,2,40dB/dec,(,),0,90,180,=18,0,+,(,),=,18,0,+arctan,c,T,1,18,0,arctan,c,T,2,=,arctan(,c,/,1,),arctan(,c,/,2,),(1),c,、,2,保持不变，,1,(2),c,、,1,保持不变，,2,(3),c,保持不变，,w=,2,/,1,中频段宽度,w,与,中频段的斜率,有关，而且还与,中频段宽度,有关。,最小相位系统,中频段的斜率,与,的对应关系,中频段的斜率为,20dB/dec,时，,0,。,中频段的斜率为,40dB/dec,时，,可正可负，,如果为正，其值比较小。,中频段的斜率为,60dB/dec,时，,一定为负。,0,，,系统一定是稳定的。,五、控制系统的设计方法,超前校正设计是指利用校正器,(,环节,),的对数幅频曲线具有正斜率的区段及其相频曲线具有正相移区段的系统校正设计。,其突出特点是使系统被校正后的剪切频率比校正前的大，使系统的快速性能得到提高。故此校正主要用于改善闭环系统的动态特性，而对于系统稳态精度的影响较小。,2,控制系统,Bode,图设计方法,1),Bode,图超前校正设计,由于,01,，,因此在,S,平面内极点位于零点左侧。,最大超前角,最大超前角频率,处的对数幅值,=0.5,=0.1,=0.1,=0.5,时,G,c,(s,),的,Bode,图和,Nyquist,图,1,）最大超前相位角 与所对应的频率 均随,的减小而升高，其中 和,有关系式。,2),处于两个转折频率的几何中心，即,:,3),超前校正环节提供的最大相位超前角约在,55,0,65,0,之间。若需要更大的超前角，可以采用多个超前校正环节串联。,实现以上,Bode,图和,Nyquist,图的程序（不含图中部分标注）,【,例,5-1】,已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为：,试用,Bode,图设计法对系统进行超前串联校正设计，使之满足：,（,1,）斜坡信号 作用下，系统稳态误差,（,2,）系统校正后，相角稳定裕度,有：,43,o,48,o,。,【,解,】,(1),求,K,0,即被控对象的传递函数为：,(2),作原系统,Bode,图与阶跃响应曲线，检查是否满足要求,图,5.1,单闭环系统的,Bode,图,图,5.2,单闭环系统的单位阶跃响应,由图,5.1,和图,5.2,可知系统的：,模稳定裕量,G,m,0.1dB,；,-,穿越频率,cg,100.0s,-1,；,相稳定,裕量,P,m,0.1deg,；,剪切频率,cp,99.5s,-1,(3),求超前校正器的传递函数,由要求的相位裕度,45,o,并附加,10,o,(,d,=55,o,),和校正前的相位裕度计算出需要校正环节提供的最大相位提前量,.,由,，取,设超前校正器的传递函数为：,为不改变校正后系统的稳态性能，中的,已经包含在 中,根据 计算出,计算系统开环对数幅频值。,因为增加超前校正装置后，使剪切频率向右方移动，并且减小了相位裕量，所以要求额外增加相位超前角,5,0,12,0,。参见后图,1,。为什么？,由,得,Spline,立方插值函数,由：,得：,计算结果为：,（,4,）校验系统校正后系统是否满足题目要求,由,Bode,图可知系统的：,模稳定裕量,G,m,=17,.614dB,；,-,穿越频率,cg,=689.45s,-1,；,相稳定,裕量,P,m,=48.148deg,；,剪切频率,cp,=176.57s,-1,计算出的,相稳定,裕量,P,m,=48.148deg,，,已经满足,43,o,48,o,的要求。,（,5,）计算系统校正后阶跃给定响应曲线及其性能指标,即可得如图画面。若求响应曲线的性能指标，只需在画面中点击鼠标右键，选择“,Characteristics”,选项，再选择后面的选项得：,超调量：,sigma=25.6%,峰值时间：,tp,=0.0158s,调节时间：,ts,=0.0443s,图,1,校正后相角裕度,P,m,=48.148,0,校正后,模稳定裕量,G,m,=17,.614 dB,1,串联超前校正的作用和特点,超前校正的作用：,利用超前校正装置的足够大的正相角，补偿原系统过大的滞后相角，提高相角裕度，改善系统的动态特性。,（,1,）,校正装置提供正相角补偿,，改善了系统的相对稳定性，使系统具有一定的稳定裕量。,（,4,）超前校正提高了系统幅频曲线在高频段的幅值，校正后的系统抗高频干扰能力下降。,超前校正的特点：,（,2,）从对数幅频曲线看，,截止频率由校正前的 提高到校正后的,，使校正后系统频带变宽，动态响应变快。,（,3,）为了充分利用超前校正装置的相角补偿作用，,校正装置的转折频率 和 应分设在校正前截止频率 和校正后截止频率 的两边,，最大相角频率 设在 处。,（,1,）根据稳态误差的要求，确定原系统的开环增益,K,；,2.,超前校正的设计步骤,（,2,）利用已确定的开环增益，计算未校正系统相角裕度 和幅值裕度 ；,（,4,）令校正后的截止频率 。应有,解出 ，再由 求出,T,。,（,6,）验算校正后系统的性能指标。,（,7,）确定超前校正网络的元件值。,（,5,）确定校正装置的传递函数,设计步骤是按照,主要用于对截止频率 没有具体要求的情况。,注意：,（,3,）由给定的 计算需要产生的最大超前角：，,根据,，可以计算出,的数值。,1 sin,1 sin,m,m,a,f,f,如果对截止频率 有明确要求，设计步骤可按照,只需要将上述设计步骤中的（,3,）（,4,）改为：,（,4,）令未校正系统在 处的幅值,确定 的值；再由,确定 。,（,3,）令,校正装置的最大超前相角频率 等于,希望的截止频率 ；,例,5-2,设一单位负反馈系统的开环传递函数为,解：,要求系统的稳态误差系数 ，相角裕度 ，幅值裕度,，试确定串联超前校正装置。,（,1,）根据稳态指标要求确定增益,K,。因为,所以取,K=10,。该系统的开环增益为,20,。,（,2,）绘出未校正系统的对数幅频特性和对数相频特性曲线,计算未校正系统的性能指标。,由未校正的对数幅频渐近线可知,求出,需要补偿的相角小于,60,，采用超前校正可以达到要求。,（,3,）确定需要的最大超前角。由,（,4,）计算 。由 ，求得,（,5,）计算,T,。由 ，求得 。,再由 ，求得,（,6,）写出校正装置的传递函数为,两个转折频率分别为：,校正后的开环传递函数,（,7,）验算校正后系统的性能指标。,例,5-3,设一单位负反馈系统的开环传递函数为,解：,要求系统,在单位斜坡输入信号作用下,的稳态误差 ，开环截止频率 ，相角裕度 ，幅值裕度,，试确定串联超前校正装置。,（,1,）首先根据稳态误差的要求，确定,K,。由 求得,K=10,。,（,2,）画出校正前的对数幅频渐近线，由渐近线可求出,（,3,）确定最大超前相角频率 。,取,（,4,）计算超前校正网络的参数。令,由渐近线可知,求得 。并且,（,5,）超前校正装置的传递函数,（,6,）检验校正后的性能指标。校正后系统的开环传递函数为,校正后的开环对数幅频特性渐近曲线如图。由于在校正过程中，首先确定了校正后的截止频率,，然后按照,的顺序计算出校正网络的最大补偿相角，因此，不一定能够保证最终获得的相角裕量满足要求，需要进行校验。经过计算可得,当系统要求响应快、超调量小时，可采用串联超前校正。但是，串联超前校正受以下两种情况的限制：,（,2,）对系统抗高频干扰要求比较高时，一般也不宜采用串联超前校正。,因为若未校正系统不稳定，为了得到要求的相角裕量，需要超前网络提供很大的超前相角。这样，超前网络的 值必须选得很大，从而造成已校正系统 过大，使系统抗高频噪声的能力下降，甚至使系统失控。,3,超前校正的使用条件,（,1,）超前校正网络提供的最大相位超前角 一般不应大于,60,。在截止频率,附近相角迅速减小的系统，一般不宜采用串联超前校正。（因为随着截止频率的增大，未校正系统的相角迅速减小，在,处需要补偿的相角会很大，超前校正变得无效。）,2)Bode,图滞后校正设计,滞后校正环节的传递函数与超前校正环节的传递函数相似，在滞后校正环节中，极点小于零点，即校正环节的极点位于零点的右面。由于加入一个滞后的相位角，它使得系统变得不稳定，因此，如果原系统已经不稳定或相对稳定裕度很小时，不能采用滞后校正。,滞后校正的特点是通过减小系统的总增益，来增大相对稳定裕度,。同时，它有利于减小系统的静态误差。,相位滞后校正的等效,RC,网络如图所示。,其传函为：,其中：,最大相位滞后角所对应的频率,在转折频率 处，校正环节的幅值衰减达到,串联滞后校正的作用和特点,串联滞后校正的作用,利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使已校正系统的截止频率下降，从而使系统获得足够的相角裕度。另外，滞后校正有利于提高低频段的增益，减小稳态误差。,T,1,T,1,滞后校正具有如下特点,（,1,）,利用校正装置的高频幅值衰减特性改善了系统的相对稳定性，,使系统具有一定的稳定裕量，对,校正装置相角滞后特性的影响忽略不计,。,（,2,）从对数幅频曲线看，,校正后的截止频率 比校正前的 提前,，因此，系统的快速性降低，提高了系统的相对稳定性。,（,3,）为了保证校正装置的滞后相角不影响系统的相位裕量，其最大滞后相角应避免出现在校正后的截止频率 附近。为了做到这一点，,校正网络的两个转折频率 和 均应设置在远离截止频率的低频段。,（,4,）校正后系统的幅频特性曲线在高频段衰减大，可以提高系统抗高频干扰能力。,T,1,T,1,（,1,）根据稳态误差的要求，确定原系统的开环增益 。,（,2,）利用已确定的开环增益,，,画出未校正系统的伯德图，计算未校正系统的相角裕量 和幅值裕量 。,（,3,）若相角裕量和幅值裕量不满足指标，则根据指标要求的相角裕量 ，在未校正系统的对数相频曲线上确定相角满足下式的点：,选择该点对应的,频率 作为校正后的截止频率 。,滞后校正的设计步骤,（,4,）计算未校正幅频曲线在,处的分贝值 并且令,，可求出,的值。,（,6,）确定校正装置的传递函数,（,8,）确定超前校正网络的元件值。,（,7,）验算校正后系统的性能指标。,（,5,）为减小校正装置相角滞后特性的影响，滞后网络的转折频率,可求出 。,（对应零点）应低于,1,10,倍频程，一般取,20lg|G(j,c,)|=20lg,1,c,T,0.1,w,=,T,1,w,1,1,),(,+,+,=,Ts,Ts,s,G,c,解：,例：,设一单位负反馈系统的开环传递函数为：,要求校正后系统的稳态误差系数 ，相角裕度 ，幅值裕度,，试设计串联校正装置。,（,1,）确定开环增益,K,。根据稳态精度的要求,（,2,）作出未校正系统的开环对数幅频特性和相频特性曲线。由曲线可以求出 ，说明系统是不稳定的。由于需要补偿的超前相角大于,60,，超前校正不适用，可采用串联滞后校正方法。,（,3,）确定校正后的截止频率。根据,取 时，求得,（,4,）确定参数,。时，令,即 ，解得 。,（,5,）确定参数,T,。取滞后校正网络的转折频率,求得滞后网络的另一个转折频率 ，。,（,6,）串联滞后校正网络的传递函数,（,7,）检验校正后的性能指标。校正后系统的开环传递函数为,校正后系统的性能指标为,s,rad,T,c,/,05,.,0,1,.,0,1,=,=,w,s,T,20,=,1,200,1,20,1,1,),(,+,+,=,+,+,=,s,s,Ts,Ts,s,G,c,当要求稳态精度高，抗高频干扰能力强，对快速性要求不高时，可采用串联滞后校正。但在下面的情况下，不宜使用滞后校正：,滞后校正的使用条件,（,2,）如果采用滞后校正，使得,T,值太大，难以实现。,（,1,）要求系统动态响应快，采用滞后校正有可能不满足。,（若要使滞后校正网络产生足够的高频幅值衰减，要求,很大，但是滞后网络的零点,1/T,不能太靠近 否则滞后网络所引入的滞后相角的影响就不能忽略，因此只能将滞后网络的极点,1/,T,安置在足够小的频率值上，致使,T,很大而难以实现。）,3),串联滞后,-,超前校正,串联滞后,-,超前校正的作用及特点,如果需要同时改善系统的动态性能和稳态性能，则需要采用滞后,超前校正。,滞后超前校正的基本原理是利用校正网络的超前部分增大系统的相角裕量，利用滞后部分来改善系统的稳态精度。,滞后超前网络的传递函数：,设计滞后超前校正装置，实际上是前面介绍的超前校正和滞后校正设计方法的综合。,（,1,）根据稳态误差的要求，确定开环增益,K,；,滞后,-,超前校正的设计步骤,（,2,）,绘制未校正系统的对数频率特性曲线，求出开环截止频率 、相角裕度 、幅值裕度 ；,（,3,）在未校正系统对数频率特性曲线上，选择一频率作为校正后的截止频率 ，使 ，要求的相角裕度将由校正网络的超前部分补偿；,（,4,）计算需要补偿的相角 ，并由 确定 值；,（,5,）选择校正网络滞后部分的零点,；,（,6,）校正网络在 处的分贝值为,可求出 ；,（,8,）验算校正后系统的性能指标。,（,9,）确定滞后,-,超前校正网络的元件值。,（,7,）确定校正装置的传递函数 ；,若设计指标对 提出了明确要求，可以对（,3,）（,4,）两步作相应调整，即按照要求确定 ，需要补偿的相角由下式计算：,说明：,当滞后,-,超前网络,滞后部分和超前部分可单独设计。为了方便，先设计超前部分，再设计滞后部分。,例,5-5,单位负反馈系统的开环传递函数为：,解：,要求校正后系统的稳态误差系数 ，相角裕度 ，幅值裕度,，试设计串联滞后,-,超前校正装置。,（,1,）求增益,K,。根据对静态速度误差系数的要求，可得,因此，即开环增益等于,10,。,（,2,）画出未校正的开环对数频率特性曲线。由幅频渐近线可计算出,说明系统不稳定。如果用超前校正，需要补偿的超前相角至少,83,；如果用滞后校正，截止频率会大大提前。必须采用滞后超前校正。,（,3,）确定校正后的截止频率。当 时，。设计指标未对调节时间作要求，可以取 。,（,4,）计算 。需要补偿的相角 ，所以,（,5,）计算 。选择校正网络滞后部分的零点,求得 。,（,6,）计算 。由未校正的幅频渐近线可求得,代入公式 ，求得 。,（,7,）校正装置的传递函数,（,8,）计算检验校正后的指标,0,2.7,c,w,=,4)PID,控制器设计,PID,控制器的控制特性,PID,控制器的数学表达式为：,【,例,5-2】,考虑一个三阶对象模型,研究分别采用,P,、,PI,、,PD,、,PID,控制策略闭环系统的阶跃响应。,(1),当只有比例控制时，,K,p,取值从,0.2,2.0,变化，变化增量为,0.6,，则闭环系统的,MATLAB,程序及阶跃响应曲线如下：,K,p,=0.2,K,p,=0.8,K,p,=1.4,K,p,=2.0,由曲线可见，当，,K,p,增大时，系统响应速度加快，幅值增高。当，,K,p,达到一定值后，系统将会不稳定。,（,2,）采用,PI,控制时,（,T,d,0,），令,K,p,=1,，,T,i,=,取值从,0.7,1,.5,变化，变化增量为,0.2,，则实现该功能的,MATLAB,程序及闭环阶跃响应曲线为：,Ti=0.7,Ti=0.9,Ti=1.1,Ti=1.5,（,3,）采用,PID,控制,。令 从,0.1,2.1,变化，变化增量为,0.4,，,实现该功能的,MATLAB,程序及,闭环响应曲线如下。,T,d,=0.1,T,d,=2.1,可见，当,Td,增大时，系统的响应速度加快，响应峰值提高,PID,控制器的参数整定（齐格勒,尼柯尔斯法则）,齐格勒,尼柯尔斯调节法则又简称,N-Z,规则。,第一种方法,第一种方法也称响应曲线法，是通过实验，求控制对象对单位阶跃输人信号的响应。如图所示。如果控制对象中既不包括积分器，又不包括主导共扼复数极点，则阶跃响应曲线呈,S,形。如图所示。,如果阶跃响应不是,S,形，则不能应用此方法,1,显然，,PID,控制器有一个位于原点的极点和一对位于的零点。,第二种方法,2,表中比例度 ，临界比例度 。,例,5.3,已知被控对象传递函数为：,试用,Z-N,两种整定方法确定控制器参数，并绘制阶跃 响应曲线。,解：,根据开环阶跃响应曲线，可以近似的取,K=1,，,=5.35,，,T=20.86-5.35=15.51,作为带有延迟的一阶环节模型。,得,PID,控制器初始参数：,kc,=4,3,Ti=11.8,Td=2.9,下面介绍一种已知,PID,初始参数，求最佳,PID,参数的方法。,参见教材,P136,P141,对于,例,5.3,，在给定,PID,初始参数,kc,=4.3,，,Ti=11.8,，,Td=2.9,时,优化目标函数程序,optm.m,可见，系统性能大大改善。,5.3,微机控制技术基础,5.3.1,微机控制系统的组成及其特点,5.3.2,信号变换概述,5.3.3,输入输出接口技术和输入输出通道,5.3.4,抗干扰技术,1.,微机控制系统的组成,5.3.1,微机控制系统的组成及其特点,微机控制系统基本结构示意图,(1),硬件组成,5.3.1,微机控制系统的组成及其特点,(2),软件组成,软件是指支持系统运行、并对系统进行管理和控制的程序的总和。从功能上可分为,系统软件,和,应用软件,。,系统软件由计算机制造厂商提供，用来管理计算机本身的资源、方便用户使用计算机的软件。常用的有操作系统、开发系统等。,应用软件是用户根据要解决的控制问题而编写的各种程序，比如各种数据采集程序、滤波程序、控制量计算程序、机械运动过程监控程序等。,5.3.1,微机控制系统的组成及其特点,2.,微机控制系统的特点,1,具有完善的输入输出通道，包括模拟量输入,输出通道和数字量或开关量输入输出通道，这是计,算机有效发挥其控制功能的重要保证。,2,具有实时控制功能。,3,由于控制规律是用软件实现的，因而变动一,个控制规律，一般只需要修改软件即可。,4,微机控制系统中，由于计算机具有高速的运,算处理能力，一个控制器,(,控制计算机,),经常可采,用分时控制的方式而同时控制多个回路。,5,可靠性高，对环境适应性强，以保证在生产,现场应用的要求。,5.3.1,微机控制系统的组成及其特点,1.,采样,5.3.2,信号变换概述,采样时，采样频率应该满足香农采样定律。,2.,离散模拟信号的量化,(A/D,变换,),采样函数是在时间上离散，在幅值上连续变化的函数，我们称它为离散模拟信号。离散模拟信号不能直接进入计算机，必须经量化成为数字信号后，才能为计算机所接受。所谓量化，就是采用一组数码,(,如二进制码,),来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。,5.3.2,信号变换概述,如图,a,所示，设采样信号,A1,为,1.8V,，则图,b,中的量化值为,2V,，用数字量,010,来表示；采样信号,A2,为,3.2V,，则图,b,中的量化值为,3V,，用数字量,011,来表示。,000,001,010,011,100,101,110,5.3.2,信号变换概述,设输入模拟信号的满量程电压值为,FSR,（,Full Scale Range,），,ADC,的位数为,n,，量化电平用,Q,（或,LSB,）,表示，则有：,量化电平,误差,=,量化值,实际值,量化方法,截断法：采用不大于实际采样值的最大量化值来近似采样值。,舍入法：采用最靠近实际采样值的量化值来近似采样值。,量化误差,舍入法,:,A2,点的取值为,011,，因此，舍入法量化的误差范围为,（,-Q/2,Q/2,）,。,截断法：,A2,点的取值为,100,，误差的范围为,（,-Q,0,）,。,5.3.2,信号变换概述,计算机控制系统的外围设备由于种类繁多，且工作速度不一，所以不能像存储器那样，直接挂到主机,CPU,的总线上，都必须通过输入输出接口和输入输出通道才能和,CPU,的总线相连。因此，,I,O,（输入,/,输出）接口,和,I,O,通道,是计算机控制系统必须解决的技术之一。,1.,接口、通道及其功能,I,O,接口电路是主机和外围设备之间交换信息的连接部件或称电路，它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带的作用。设置接口电路有以下几个用途：,5,.3.3,输入输出接口技术和输入输出通道,1.,解决主机,CPU,和外围设备之间时序配合和通讯联络的问题，以保证,CPU,和外围设备之间虽异步却能协调工作。,2.,解决,CPU,和外围设备之间数据格式转换和匹配问题。,3.,解决,CPU,的负载能力和外围设备端口选址的问题。,5,.3.3,输入输出接口技术和输入输出通道,I/O,通道，也称为过程通道，是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。由它将从被控对象采集的参量变换成计算机所要求的数字量,(,或开关量,),的形式，送入计算机。计算机按某一数学公式,(,控制算法,),计算后，又将其结果以数字量形式或转换成模拟量形式输出至被控制对象，这就是,I/O,通道所要完成的功能。,5,.3.3,输入输出接口技术和输入输出通道,2.I/O,信号的种类及通信方式,(1).,信息的分类,（,a,）,数据信息,模拟量、数字量、开关量,和,脉冲量,（,b,）,状态信息,状态信息是接口的工作状态。它与,CPU,之间的联络信号。,（,c,）,控制信息,控制信息是,CPU,传送给接口的控制信息。,5,.3.3,输入输出接口技术和输入输出通道,(2).,通信方式,（,a,）,并行通信,并行通信就是把被传送数据的所有,n,位数用,n,条传输线同时传送。其优点是传送速度快，通常只要提供,2,条控制和状态线，就能完成,CPU,和接口及设备之间的协调、应答，是计算机控制系统中常常采用的通信方式。,（,b,）,串行通信,串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位地串行传送和接收。,5,.3.3,输入输出接口技术和输入输出通道,1.,干扰源与干扰种类,干扰按其特性可分为,直流干扰,、,交流干扰,和,随机干扰,三类。,直流干扰是指以直流电压或直流电流的形式出现，一般由热电效应和电化学效应引起的干扰。,交流干扰是最容易出现的一种干扰，由交流电感应引起，因为过程通道往往处于杂散电场和磁场分布较多的场所，当信号反馈线与动力线在电缆槽中平行布线时，经耦合进入通道的干扰尤为明显。,随机干扰一般是瞬变的，为尖峰或脉冲形式，多由电感负载的间断工作引起，如各种电源整流器和电动工具的电火花都是这种干扰的来源。这种干扰的时间短，幅度大，会给系统带来很大的危害。,5,.3.4,抗干扰技术,干扰按作用可分为,常态干扰,和,共态干扰,常态干扰和被测信号在信号输入回路中地位相同，所以它以电压源的形式与信号源串联。,共态干扰常称共模干扰，是指输入电路上共有的干扰。,5,.3.4,抗干扰技术,2.,抗干扰技术,(1),硬件抗干扰技术,(a),电源系统抗干扰技术,采用,电子交流稳压器,；采用,低通滤波器,；采用,隔离变压器,。选用供电,比较稳定的交流电源,；,电源分组供电,；,直流电源的抗干扰措施：每块集成芯片的电源与地线引入端间应接一片,0.0l,0.1F,的,无感瓷片电容,。一个装置中有多块逻辑印刷线路板时，每块板的电源和地线引入处应并接一个,10,100F,的,电解电容,和一个,0.01,0.1F,的,无感瓷片电容,，防止板间的相互干扰。,5,.3.4,抗干扰技术,(b),模拟量输入输出通道抗干扰技术,信号采用电流传送,采用,RC,滤波网络滤去高频干扰信号,使用高输入阻抗的差动运算放大器作为通道 的前置放大器，达到抑制共模干扰的作用,利用变压器或光耦合器件把“模拟地”与“数字地”断开，使共模干扰,U,cm,不能构成回路,屏蔽信号传输线路,采用浮地输入双层屏蔽放大器抑制共模干扰,采用双绞线传输,5,.3.4,抗干扰技术,(c),开关量输入输出抗干扰技术,RC,滤波器 滤去开关量输入中夹杂的干扰信号,抖动电路 消除机械式触点、开关闭合时产生的抖动,光电耦合隔离法,采用光耦合器传送开关量信号或脉冲信号，可将输入侧与输出侧在电气上完全隔离开来，输入侧与输出侧之间的共模干扰电压因无电回路而被有效地抑制。,采用光耦合器“浮置”传输长线,采用光耦合器将计算机与其它所有的外接通道完全隔离。,5,.3.4,抗干扰技术,(d),接地技术,接地是计算机控制系统设计、安装和调试中的一个实用性很强的技术问题。接地一般分为,接实地,和,接虚地,两种。,接实地指的是与大地作良好的连接，接虚地指的是与电位的基准点相连接。如果把电位基准点与大地连接，则称为共地连接，如果把电位基准点自行浮置或浮空,(,即与大地电气绝缘,),，则称为浮地连接。,5,.3.4,抗干扰技术,计算机控制系统中，“地”大致有以下几种概念：,数字地,:,又称逻辑地，是作为逻辑网络的零电位；,模拟地,:,是作为,A,D,转换、前置放大器或比较器的零电位；,功率地,:,是作为大电流网络部件的零电位；,信号地,:,通常为传感器的地；,交流地,:,50Hz,交流电地线，这种地是噪声地；,屏蔽地,:,是为防止静电感应和磁场感应而设置的地,.,5,.3.4,抗干扰技术,一般来讲，采用接地技术时，应注意以下几个问题：,机壳接地,(,其余部分浮空,),优于全机浮空。,低频,(10MHz),电路应多点接地。一点接地又分为串联一点接地和并联一点接地，后者较前者抗干扰能力强。,在电源地线的两点之间会有数毫伏的电位差，因此，交流地和信号地不能共用。,数字地通常有很大的噪声，所有的模拟公共导,(,地,),线应该与数字公共导,(,地,),线分开走线。,功率地，这种地线电流大，地线应粗些，且应与小信号地线分开走线。,5,.3.4,抗干扰技术,计算机控制系统常采用“三套法”接地系统，即把系统中接地分成三类：,第一类是信号地，包括小信号回路、逻辑电路控制电路等，先把这部分的各接地点接到一个公共点，并且将模拟地和数字地分开处理；,第二类是功率地，包括驱动电路等大电流电路的统一接地点；,第三类是机壳，包括机架箱体、屏蔽罩等金属结构接地点。最后用较大的接地母线汇集于一个总的公共接地点，再连埋地铜网，与大地相连。,5,.3.4,抗干扰技术,2.,软件抗干扰技术,(a)Watchdog,技术,(b),数字滤波技术,(c),数字信号输出方法,5.4,数字控制器的设计,5.4.1,概述,5.4.2,差分变换法,5.4.3,数字,PID,控制算法,5.4.4,数字,PID,的参数整定,在采样,数据系统中，微处理机直接参与了闭环控制，起着控制器的作用。由于微处理机处理数字形式的信号，所以，人们把微处理机控制器叫做数字控制器。,数字控制器一般采用两种设计方法：,一种是在一定条件下，把计算机控制系统近似地看成模拟系统，用连续系统的理论来进行动态分析和设计，再将设计结果转变成数字计算机的控制算法，这种方法称为模拟化的设计方法，也称间接设计方法；,另一种是把计算机控制系统经过适当的变换，变成纯粹的离散系统，用数学变换等工具进行分析和设计，直接设计出控制算法，这种方法称为离散化设计方法，也称直接设计方法,5.4.1,概述,1,一阶后向差分 一阶导数用下式来近似,2,二阶后向差分 二阶导数用下式来近似,5.4.2,差分变换法,在模拟控制系统中，,PID,控制算法的模拟表达式为,式中 为控制器的输出信号；为偏差信号，它等于给定量与反馈量之差；,K,P,为比例系数；为积分时间常数；为微分时间常数。,5.4.3,数字,PID,控制算法,为采用计算机实现上述的模拟,PID,控制算法，须将其离散化，即用离散的差分方程来代替连续系统的微分方程。,连续时间的离散化，即,t,=,kT,(,k,=0,1,2,n,),积分用累加求和近似得,利用累加求和代替积分，差分代替微分，,PID,调节模拟表达式可变为：,此式即为离散化的,位置式,PID,控制算法表达式。,考虑到第,K-1,次采样时有,两式相减得到：,5.4.3,数字,PID,控制算法,微分用一阶后向差分近似得,此公式即为,PID,控制的,增量式算式,5.4.3,数字,PID,控制算法,实际应用中，数字,PID,控制的各种算式形式的选择视执行器的形式、被控对象的特性而定。,执行机构不带积分部件,，其位置和计算机输出的数字量是一一对应的话,(,如电液伺服阀,),，就要采用位置式算式。,执行机构带积分部件,(,如步进电动机或步进电动机带动阀门或带动多圈电位器,),，就可用增量式算法。若执行机构要求速度设定就选用速度式算式。,模拟比较器和,PID,电路图,图为模拟比较器和模拟,PID,控制电路。,A1,构成比例电路,与,环路增益有关,，,增益由,RP2,调节,;,A2,构成积分电路，时间常数由,RP3,调节,;,A3,构成微分电路，时间常数由,C3(Rl+R(RP4),决定,;,A4,将比例、积分、微分各电路输出合成并倒相为,u,f,。,R1,RP2,R2,R3,R4,R1,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,RP3,RP1,RP4,C1,C2,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,接传感器输出信号,输出到执行元件的驱动电源,模拟量给定信号,u,i,A1,A3,A2,A4,R16,R17,R18,+,-,A5,A6,C3,u,f,u,c,u,i,A5,和,A6,构成的比较环节，完成,u,i,-u,f,运算,。,5.4.3,数字,PID,控制算法,数字比较器和,PID,电路图,接传感器输出信号,输出到执行元件的驱动电源,模拟量给定信号,u,i,A5,和,A6,构成的比较环节，完成,u,i,-u,f,运算,。,RP1,u,f,u,c,u,i,A/D,A/D,e,(,k,)=,u,i,(,k,)-,u,f,(,k,),D/A,5.4.3,数字,PID,控制算法,1.PID,控制器参数对系统性能的影响,(1),比例系数对系统性能的影响,（,a,）,对动态特性的影响,:,比例系数加大，会使系统的动作灵敏，速度加快。但偏大，则振荡次数增多，调节时间加长。太大时，系统会趋于不稳定。太小，系统的动作缓慢。,（,b,）,对稳态特性的影响,:,加大比例系数，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度。但需要注意的是加大只是减少稳态误差，不可能完全消除。,5,.4.4,数字,PID,控制器的参数整定,(2),积分时间常数对系统性能的影响,（,a,）,对动态特性的影响,:,太小时，系统将不稳定，偏小，则系统振荡次数较多。太大，对系统性能的影响减少。合适时，过渡过程的特性则比较理想。,（,b,）,对稳态误差的影响,:,积分能消除系统稳态误差，提高系统精度。但偏大，积分作用会减弱，以致不能减小稳态误差。,(3),微分时间常数对系统性能的影响,微分可改善动态特性，减小超调量，缩短调节时间，允许加大比例，减小稳态误差，提高控制精度。偏大或偏小，超调量较大，调节时间较长。合适时可得较满意的过渡过程。,5,.4.4,数字,PID,控制器的参数整定,2.,采样周期选择的原则,1),必须满足采样定理的要求。,2),从控制系统的随动和抗干扰性能来看，则小些好。干扰频率越高，则采样频率最好也愈高，以便实现快速跟随和快速抑制干扰。,3),依被控对象特性来选，快速系统取小值，反之取大值。,4),依执行机构的