数字电力传动系统培训课件(PPT 50页)
数字电力传动系统培训课件(PPT 50页)内容简介
主要内容：
数字式电力传动系统概述
数字系统的数字运算方法
数字系统中的Z变换
状态空间设计方法
10.1数字式电力传动系统概述
一、数字式电力传动系统的结构
数字控制系统是以计算机特别是以微型计算机为控制器的离散系统，
包括两大部分：工作于离散状态下的数字计算
机和工作于连续状态下的被控对象，二者有机配合完成控制。
1、数字系统的一般结构
计算机控制系统通常包含控制对象、输入通道、输出通道和控制用计算机系统。
输入通道主要任务是把被控制对象的模拟运行参数转换为数字信号，
输入计算机系统；计算机系统按照一定的控制律，完成运算，输出数字量；
输出通道则主要完成数字量到模拟量的转换，控制执行机构动作，完成控制任务。
数字系统的一般结构图：
2、数字电力传动系统的系统结构
2、信号的采样周期
数字系统中，计算机完成一次输入、
运算和输出的时间周期称为采样周期，用Ts表示，采样频率。
①采样周期选择原则
香农采样定理：采样频率大于等于两倍的连续信号的最大频率，
即采样频率≥的条件下，
采样后的离散信号才有可能无失真地恢复原来的连续信号。
为了抑制扰动，控制回路的采样频率必须高于扰动信号的最高频率，
一般取扰动信号频率的5～10倍；或取单位阶跃上升时间的1/10：tr/10。
采样频率要照顾计算机的精度和速度。虽然采样周期越短，越能接近于连续系统，
但如果计算机的精度不高，采样周期太短意义也不大；另一方面，
如果计算机速度不高，采样周期也不能取得太短。
②典型系统采样周期的选择
典型Ⅰ型系统变成数字控制系统时，采样周期的选择
典型Ⅰ型系统的开环传递函数：
开环放大倍数近似等于截止频率，
代入得：
当选择时，，通常选择
典型Ⅱ型系统变成数字控制系统时，采样周期的选择
已知典型Ⅱ型系统的开环传递函数为：
当按闭环幅频特性Mr最小准则设计系统时，截止频率为：
采样周期应选择为：
通常选择
我们注意到，当t=(k-1)Ts时，PI调节器为：
积分分离法
积分分离法是指当偏差值e(t)较大时，调节器不执行积分运算，
只计算比例项和微分项；而在偏差值e(t)小于某一数值时，才进入积分运算。
引入积分分离法的优越性：
1）控制量不容易进入饱和区；
2）即使进入饱和区，也能较快退出。
遇限消弱积分法
遇限消弱积分法是指在控制量进入饱和区后，只执行消弱积分项的累加，
而不进行增大积分项的累加，算法的执行方向由控制器上一步的输出决定。
3、干扰抑制算法
系统信号在工作现场会受到各种干扰。抗干扰可以通过硬件措施解决，也可以通过软件算法实现。
四点微分法
用差商代替了微分项对PID离散化，即
③加权求和，计算差分项
给定值突变时的改进算法
给定值r(k)突变时，会使偏差值e(k)突变，PID输出值也发生突变。
二、数字滤波算法
在电力传动系统中，需要滤波的干扰信号包括：
随机干扰：由工作环境下的干扰源在引线上的作用引起的。
..............................
数字式电力传动系统概述
数字系统的数字运算方法
数字系统中的Z变换
状态空间设计方法
10.1数字式电力传动系统概述
一、数字式电力传动系统的结构
数字控制系统是以计算机特别是以微型计算机为控制器的离散系统，
包括两大部分：工作于离散状态下的数字计算
机和工作于连续状态下的被控对象，二者有机配合完成控制。
1、数字系统的一般结构
计算机控制系统通常包含控制对象、输入通道、输出通道和控制用计算机系统。
输入通道主要任务是把被控制对象的模拟运行参数转换为数字信号，
输入计算机系统；计算机系统按照一定的控制律，完成运算，输出数字量；
输出通道则主要完成数字量到模拟量的转换，控制执行机构动作，完成控制任务。
数字系统的一般结构图：
2、数字电力传动系统的系统结构
2、信号的采样周期
数字系统中，计算机完成一次输入、
运算和输出的时间周期称为采样周期，用Ts表示，采样频率。
①采样周期选择原则
香农采样定理：采样频率大于等于两倍的连续信号的最大频率，
即采样频率≥的条件下，
采样后的离散信号才有可能无失真地恢复原来的连续信号。
为了抑制扰动，控制回路的采样频率必须高于扰动信号的最高频率，
一般取扰动信号频率的5～10倍；或取单位阶跃上升时间的1/10：tr/10。
采样频率要照顾计算机的精度和速度。虽然采样周期越短，越能接近于连续系统，
但如果计算机的精度不高，采样周期太短意义也不大；另一方面，
如果计算机速度不高，采样周期也不能取得太短。
②典型系统采样周期的选择
典型Ⅰ型系统变成数字控制系统时，采样周期的选择
典型Ⅰ型系统的开环传递函数：
开环放大倍数近似等于截止频率，
代入得：
当选择时，，通常选择
典型Ⅱ型系统变成数字控制系统时，采样周期的选择
已知典型Ⅱ型系统的开环传递函数为：
当按闭环幅频特性Mr最小准则设计系统时，截止频率为：
采样周期应选择为：
通常选择
我们注意到，当t=(k-1)Ts时，PI调节器为：
积分分离法
积分分离法是指当偏差值e(t)较大时，调节器不执行积分运算，
只计算比例项和微分项；而在偏差值e(t)小于某一数值时，才进入积分运算。
引入积分分离法的优越性：
1）控制量不容易进入饱和区；
2）即使进入饱和区，也能较快退出。
遇限消弱积分法
遇限消弱积分法是指在控制量进入饱和区后，只执行消弱积分项的累加，
而不进行增大积分项的累加，算法的执行方向由控制器上一步的输出决定。
3、干扰抑制算法
系统信号在工作现场会受到各种干扰。抗干扰可以通过硬件措施解决，也可以通过软件算法实现。
四点微分法
用差商代替了微分项对PID离散化，即
③加权求和，计算差分项
给定值突变时的改进算法
给定值r(k)突变时，会使偏差值e(k)突变，PID输出值也发生突变。
二、数字滤波算法
在电力传动系统中，需要滤波的干扰信号包括：
随机干扰：由工作环境下的干扰源在引线上的作用引起的。
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