计算机控制系统中采样周期的选择

2016-10-23 09:26:14 | 人围观 | 评论:

　　在计算机控制系统中，采样频率或采样周期的选择非常重要，它直接影响控制效果，而且还影响着系统的稳定性。应该综合考虑计算机控制系统中采样周期的选择问题。下面给出几种常用的确定采样周期T的方法。
　　(1) 按系统闭环频带选取
　　系统闭环频带反映了系统中的信号频率。如果期望系统的闭环频带

给定，则可取采样角频率为

，即选取采样周期为

　　(2) 按系统的开环传递函数选取
　　〖例1〗设系统的开环传递函数如下，试确定闭环系统的采样周期范围。
　　　　　　　　　　　　

　　解：将系统的开环传递函数写成
　　　　　　　　　　　　

　　从而：T₁＝0.5秒，

＝0.25秒，

＝2

/10秒

0.628秒。得

＝0.25秒。
　　由式(1)可以确定采样周期T的范围为：0.0625～0.125秒。
　　(3) 按系统开环阶跃响应的上升时间选取
　　阶跃响应反映了被控系统的动态性能，其初始阶段反映了信号的高频成分，所以按阶跃响应的上升时间选取采样周期就相当于按系统中最高频率的信号确定T。对无超调的系统，其上升时间t_r是指响应从稳态值的10%上升至稳态值的90%所需的时间；对有超调的系统，上升时间t_r是指响应从零第一次上升到稳态值所需的时间。
　　若已测得系统的阶跃响应上升时间t_r，则可选取采样周期为
　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　(2)
　　(4) 根据生产过程控制的经验选取
　　一般的过程对象中，起主要作用的往往只是一个时间常数，记为t_ｄ，可以选取采样周期T为
　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　(3)
　　目前，人们对过程对象的控制研究和应用较多，对一些常见的过程量的采样周期的选择范围已有丰富经验，相应采样周期的参考范围是：流量1～3秒，温度10～20秒，液位5～10秒，压力1～5秒，成份10～20秒。
　　总之，设计计算机控制系统时，应该在满足采样定理的前提下，兼顾系统硬件速度和控制算法复杂度，合理地选择采样周期的范围，最后通过调试确定使系统性能满足要求的采样周期。

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