采樣周期T的確定
發(fā)布時間:2014/8/3 13:09:22 訪問次數(shù):3336
合理地選擇采樣周期丁,DAC7641YB是數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。
由香農(nóng)( Shannon)采樣定理可知,當(dāng)采樣頻率fs≥璣。。時,系統(tǒng)可由離散的采樣信號真實地恢復(fù)到原來的連續(xù)信號,這應(yīng)當(dāng)是選擇采樣周期T的理論基礎(chǔ)和最低要求。從理論上講,采樣頻率越高,失真越小。
從控制性能來考慮,采樣周期越短越好。但是,考慮到計算機(jī)軟件和硬件的制約,且口硬件成本和控制軟件的負(fù)荷,采樣周期又不能太短。當(dāng)然,目前隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速友展,這方面的制約越來越小。
從控制系統(tǒng)方面考慮,影響采樣周期T選擇的因素主要包括以下幾種。
1)對象的動態(tài)特性
對象的動態(tài)特性主要與被控對象的慣性時間常數(shù)T,和純滯后時間下有關(guān)。在不考慮計算機(jī)的制約因素條件下,對具有自平衡能力的被控對象,如果用Gp(S)=K≠殺來近似描述對象的特性.
2)擾動的特性
在控制系統(tǒng)中,施加到系統(tǒng)的擾動包括兩大類:一類是需要控制系統(tǒng)克服的頻率較低的主要擾動;另一類是頻率較高的隨機(jī)高頻干擾,如測量噪聲等,這是采樣時要忽略的。這樣,采樣頻率應(yīng)選擇在這兩類干擾的頻率之間。一般地,采樣頻率應(yīng)滿足f為需要克服的主要擾動的頻率。
3)控制算法
不同的控制算法對采樣周期有不同的影響。例如,采用模擬化連續(xù)設(shè)計數(shù)字控制器時,若忽略零階保持器,就要求系統(tǒng)具有足夠高的采樣頻率,以使采樣控制系統(tǒng)更接近于連續(xù)系統(tǒng)。又如,考慮到控制量的幅度都是受限的,對某些直接離散化設(shè)計方法,如最小方差控制、最小拍控制等算法,采樣周期又不能太小,否則控制量容易超限。
4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度都是有限昀,過高的采樣頻率對控制來說不僅無意義,有時還起了不好的作用。
5)跟蹤性能的要求
對于要求輸出),對參考輸入r具有很好跟蹤響應(yīng)性能的隨動系統(tǒng),從采樣原理出發(fā),就是要求輸出y能復(fù)現(xiàn)參考輸入信號r,因此,一般這時的采樣頻率應(yīng)當(dāng)大于5倍~ 10倍的參考輸入信號頻率。
合理地選擇采樣周期丁,DAC7641YB是數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。
由香農(nóng)( Shannon)采樣定理可知,當(dāng)采樣頻率fs≥璣。。時,系統(tǒng)可由離散的采樣信號真實地恢復(fù)到原來的連續(xù)信號,這應(yīng)當(dāng)是選擇采樣周期T的理論基礎(chǔ)和最低要求。從理論上講,采樣頻率越高,失真越小。
從控制性能來考慮,采樣周期越短越好。但是,考慮到計算機(jī)軟件和硬件的制約,且口硬件成本和控制軟件的負(fù)荷,采樣周期又不能太短。當(dāng)然,目前隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速友展,這方面的制約越來越小。
從控制系統(tǒng)方面考慮,影響采樣周期T選擇的因素主要包括以下幾種。
1)對象的動態(tài)特性
對象的動態(tài)特性主要與被控對象的慣性時間常數(shù)T,和純滯后時間下有關(guān)。在不考慮計算機(jī)的制約因素條件下,對具有自平衡能力的被控對象,如果用Gp(S)=K≠殺來近似描述對象的特性.
2)擾動的特性
在控制系統(tǒng)中,施加到系統(tǒng)的擾動包括兩大類:一類是需要控制系統(tǒng)克服的頻率較低的主要擾動;另一類是頻率較高的隨機(jī)高頻干擾,如測量噪聲等,這是采樣時要忽略的。這樣,采樣頻率應(yīng)選擇在這兩類干擾的頻率之間。一般地,采樣頻率應(yīng)滿足f為需要克服的主要擾動的頻率。
3)控制算法
不同的控制算法對采樣周期有不同的影響。例如,采用模擬化連續(xù)設(shè)計數(shù)字控制器時,若忽略零階保持器,就要求系統(tǒng)具有足夠高的采樣頻率,以使采樣控制系統(tǒng)更接近于連續(xù)系統(tǒng)。又如,考慮到控制量的幅度都是受限的,對某些直接離散化設(shè)計方法,如最小方差控制、最小拍控制等算法,采樣周期又不能太小,否則控制量容易超限。
4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度
執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度都是有限昀,過高的采樣頻率對控制來說不僅無意義,有時還起了不好的作用。
5)跟蹤性能的要求
對于要求輸出),對參考輸入r具有很好跟蹤響應(yīng)性能的隨動系統(tǒng),從采樣原理出發(fā),就是要求輸出y能復(fù)現(xiàn)參考輸入信號r,因此,一般這時的采樣頻率應(yīng)當(dāng)大于5倍~ 10倍的參考輸入信號頻率。
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