计算机最少拍数字控制系统的设计报告

3.2.2 单位速度信号...................................................................................................................................................... 8
第四章 设计仿真模型及分析..............................................................................................................................................9
参考文献..................................................................................................................................................................................10

近年来，随着工业控制技术和航空航天技术的高速发展，人们对控制器的要求也越 来越高。一般控制器具有以下几个要求：

1、精确性。指的是对特定输入下的系统，在到达稳态后，系统输出的采样值能准 确跟踪输入信号，也就是说采样点上的输出不存在稳态误差。

2、快速性。系统能在有限的拍数下达到稳态的没计状态，也就是系统准确的跟踪 输入量所需的采样周期数应为最少。  

离散的数字控制器以其高效的性能满足了人们对系统控制的各项要求，其中最少拍 控制是以实现系统快速性为目标的一种离散化设计方法。  

最少拍数字控制器的设计步骤：常常包含最少拍有纹波数字控制器设计与最少拍无 纹波数字控制器设计两种。在采样点上的输出不存在稳态误差，但是在采样点与采样点 之间的输出存在稳态误差的系统为有波纹最少拍控制系统。若在采样点上和采样点之间 的输出均没有稳态误差，则这系统为无波纹最少拍控制系统。这两种系统均有各有自的 优点，但是也都存在一些不足。相对于最少拍无纹波数字控制系统来说最少拍有纹波数 字控制系统能使系统输出达到稳态是的拍数最少，但是，不能保证任意两个采样点之间 的稳态误差为零；最少拍无纹波数字控制系统在采样点上和采样点间的输出均不存在稳 态误差，但是其缺点是响应速度相对较慢。

不管是最少拍有纹波还是最少拍无纹波控制系统，其控制方程都是由被控对象的数 学方程 G(Z)来计算的。其中改进方法包括换接程序法，阻尼因子法与非最少的有限拍 控制等方法。

最小拍控制是一种直接数字设计方法。所谓最小拍控制就是要求闭环系统对于某种 特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态使系统输出值尽快地跟踪期望值的 变化。因此最小拍控制实际上是时间最优控制。

直接设计法是指先对被控对象 G(s)离散化，得到对应的 G(z)，再直接按照动态指标 要求，进行离散时间动态设计，直接得到对应的调节器传递函数 D(z)。针对某一特定的

设计最小拍系统，为了满足误差 E(z)仅有有限 N 项非零，调节器 D(z)至少应满足 以下约束条件：