计算机控制技术大林算法实验结果,明显振铃现象的大林算法.pdf

第四章 计算机控制技术实验

4.7 大林算法

一．实验要求

1．了解和掌握数字控制器的原理和直接设计方法。

2 ．了解和掌握用Z 传递函数建立后向差分方程的方法。

3 ．完成对大林算法控制系统的设计及控制参数Ki 、Pi 的计算。

4 ．理解和掌握大林算法中有关振铃产生的原因及消除的方法。

5 ．观察和分析大林算法控制系统的输出波形是否符合设计要求。

二．实验原理及说明

1．数字控制器

数字PID 控制器是基于连续系统的机数字模拟设计技术，这种连续化设计技术适用于被控对象难以表

达的情况，其质量难以保证。如果能知道系统确切的闭环脉冲传递函数、广义对象的脉冲传递函数，根据

采样定理，在线性系统离散化理论的基础上，应用Z 变换求得数字控制器的脉冲传递函数，就能设计出高

质量的数字控制器。这类方法称为数字控制器的直接设计方法。

数字控制器的原理方框图见图4-7-1 所示：

图4-7-1 数字控制器的原理方框图

( ) ( ) ( )

C z D z G z

系统的闭环脉冲传递函数：φ( ) (4-7-1)

z

( ) 1 ( ) ( )

R z +D z G z

φ( )

z

数字控制器的脉冲传递函数： ( ) (4-7-2 )

D z

[ ]

( ) 1−φ( )

G z z

1−e−Ts 

零阶保持器的传递函数： H s

0 ( )  

 s 

1−e−TS 

包括零阶保持器在内的广义对象的脉冲传递函数为：G z Z

( )  ×G(S)  (4-7-3 )

 S 

2 ．大林算法

大林算法是针对工业生产过程中含有纯滞后的被控对象所研究的控制算法，即在调节时间允许的情况

下，要求系统没有超调量或只有在允许范围中的很小的超调量。大林算法的设计目标是设计一个数字调节

器，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节的串联，并期望整个闭环系统

的纯滞后时间和被控对象的滞后时间相同，并且，纯滞后时间与采样周期是整数倍关系。

据上所述，欲设计出高质量的数字控制器，大林算法控制系统的闭环传递函数应符合下式：

−ts

e

φ(s)