电力拖动自动控制系统 第3章 直流调速系统的数字控制
直流调速系统的数字控制 •第 3 章
内容提要 微型计算机数字控制的主要特点 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬 件和软件 数字测速与滤波 数字P调节器 用离散控制系统设计数字控制器
内容提要 • 微型计算机数字控制的主要特点 • 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬 件和软件 • 数字测速与滤波 • 数字PI调节器 • 用离散控制系统设计数字控制器
3.0问题的提出 前两章中论述了直流调速系统的基本规律和设计方法, 所有的调节器均用运算放大器实现,属模拟控制系统。 模拟系统具有物理概念清晰、控制信号流向直观等 优点,便于学习入门,但其控制规律体现在硬件电路和 所用的器件上,因而线路复杂、通用性差,控制效果受 到器件的性能、温度等因素的影响。 以微处理器为核心的数字控制系统(简称微机数 字控制系统)硬件电路的标准化程度高,制作成本 低,且不受器件温度漂移的影响;其控制软件能够 进行逻辑判断和复杂运算,可以实现不同于一般线 性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制 规律,而且更改起来灵活方便
3. 0 问题的提出 前两章中论述了直流调速系统的基本规律和设计方法， 所有的调节器均用运算放大器实现，属模拟控制系统。 模拟系统具有物理概念清晰、控制信号流向直观等 优点，便于学习入门，但其控制规律体现在硬件电路和 所用的器件上，因而线路复杂、通用性差，控制效果受 到器件的性能、温度等因素的影响。 以微处理器为核心的数字控制系统（简称微机数 字控制系统）硬件电路的标准化程度高，制作成本 低，且不受器件温度漂移的影响；其控制软件能够 进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线 性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制 规律，而且更改起来灵活方便
3.1微型计算机数字控制的主要特点 总之,微机数字控制系统的稳定性好,可靠性高,可 以提高控制性能,此外,还拥有信息存储、数据通信和 故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能 由于计算机只能处理数字信号,因此,与模拟控制系统 相比,微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化: f 离散化: 为了把模拟的连续 信号输入计算机,必须 首先在具有一定周期的 f(nT) 原信号 几采样 采样时刻对它们进行实 时采样,形成一连串的 脉冲信号,即离散的模 拟信号,这就是离散化。 O1234
3. 1 微型计算机数字控制的主要特点 总之，微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，可 以提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和 故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。 由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统 相比，微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化： • 离散化： 为了把模拟的连续 信号输入计算机，必须 首先在具有一定周期的 采样时刻对它们进行实 时采样，形成一连串的 脉冲信号，即离散的模 拟信号，这就是离散化。 O t f(t) 原信号 O n f(nT) 1 2 3 4 … 采样
数字化: N(nT 采样后得到的离散 信号本质上还是模拟信号, 还须经过数字量化,即用 组数码(如二进制码) 来逼近离散模拟信号的幅 值,将它转换成数字信号 O 数字化 这就是数字化。 离散化和数字化的负面效应 离散化和数字化的结果导致了时间上和量 值上的不连续性,从而引起下述的负面效应: (1)AD转换的量化误差:模拟信号可以有无穷 多的数值,而数码总是有限的,用数码来逼近模 拟信号是近似的,会产生量化误差,影响控制精 度和平滑性
• 数字化： 采样后得到的离散 信号本质上还是模拟信号， 还须经过数字量化，即用 一组数码（如二进制码） 来逼近离散模拟信号的幅 值，将它转换成数字信号， 这就是数字化。 数字化 O n N(nT) n 离散化和数字化的负面效应 离散化和数字化的结果导致了时间上和量 值上的不连续性，从而引起下述的负面效应： （1）A/D转换的量化误差：模拟信号可以有无穷 多的数值，而数码总是有限的，用数码来逼近模 拟信号是近似的，会产生量化误差，影响控制精 度和平滑性