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犘犐犇控制的实施

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:无源校正网络元件特性稳定,但输入阻抗较低、输出阻抗较高,实际应用时常常还得配置放大器或隔离放大器,多用于简单的控制系统。在运算放大器输入、输出端接上不同的输入阻抗Zr和输出阻抗Zf可得到超前、滞后、比例微分积分等不同性能的校正装置。选择采样周期的一个比较合理的规则是在系统阶跃响应的上升时间内,应对离散控制器的输入信号采样约6次,要求采样频率远高于系统闭环带宽。

由于校正装置往往在系统G(s)前引入,故可采用控制器数字实现或电气校正网络实现。仅由阻容元件组成的电气校正网络称为无源校正网络。由阻容电路和线性集成运算放大器组成的电气校正网络称为有源校正装置。无源校正网络元件特性稳定,但输入阻抗较低、输出阻抗较高,实际应用时常常还得配置放大器或隔离放大器,多用于简单的控制系统。如果要求校正环节的放大增益参数可以调节一般采用有源校正装置。有源校正装置中运算放大器的增益高、输入阻抗大。在运算放大器输入、输出端接上不同的输入阻抗Zr(s)和输出阻抗Zf(s)可得到超前、滞后、比例微分积分等不同性能的校正装置(又称调节器)。表4-7是有源网络实现的PID校正网络的例子。

表4-7 有源网络实现的PID校正装置

随着计算机技术的日益发展,计算机性能不断提高和价格不断降低,反馈控制中的控制器越来越多地采用数字软件方式。与采用硬件实现控制律相比,在硬件设计确定后,软件实现可以使设计者在修改控制器控制律时有更大的灵活性。

数字控制器与模拟控制器的不同之处在于,数字控制器的信号必须经过采样和量化,形成在时间域和幅值域均离散的数字信号。选择采样周期的一个比较合理的规则是在系统阶跃响应的上升时间内,应对离散控制器的输入信号采样约6次,要求采样频率远高于系统闭环带宽。控制器的幅值量化过程也将引入额外噪声,为保证噪声干扰在可接受范围内,A/D转换器量化精度不少于10~12位。

经典的常规数字离散控制需要用Z变换进行。但随着计算机技术的发展,数字采样越来越快,幅值分辨率越来越高,数字控制器的动态性比被控对象快得多。因此当采样速率是被控对象闭环带宽的30倍以上时,在控制器设计时按连续控制器实现的方式进行,验证后再转化成离散设计。如果连续传递函数较简单,则采样频率是最终频率的5~10倍,也可以采用连续方法设计再离散实现的模式。表4-8是PID控制器采样周期ts的经验选取。

表4-8 控制器采样周期ts

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