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采樣周期T的確定

發布時間:2014/8/3 13:09:22 訪問次數:3289

   合理地選擇采樣周期丁,DAC7641YB是數字控制系統設計的關鍵問題之一。

   由香農( Shannon)采樣定理可知,當采樣頻率fs≥璣。。時,系統可由離散的采樣信號真實地恢復到原來的連續信號,這應當是選擇采樣周期T的理論基礎和最低要求。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,考慮到計算機軟件和硬件的制約,且口硬件成本和控制軟件的負荷,采樣周期又不能太短。當然,目前隨著計算機技術的飛速友展,這方面的制約越來越小。

   從控制系統方面考慮,影響采樣周期T選擇的因素主要包括以下幾種。

   1)對象的動態特性

   對象的動態特性主要與被控對象的慣性時間常數T,和純滯后時間下有關。在不考慮計算機的制約因素條件下,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

   在控制系統中,施加到系統的擾動包括兩大類:一類是需要控制系統克服的頻率較低的主要擾動;另一類是頻率較高的隨機高頻干擾,如測量噪聲等,這是采樣時要忽略的。這樣,采樣頻率應選擇在這兩類干擾的頻率之間。一般地,采樣頻率應滿足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,采用模擬化連續設計數字控制器時,若忽略零階保持器,就要求系統具有足夠高的采樣頻率,以使采樣控制系統更接近于連續系統。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)執行機構的速度

   執行機構的響應速度都是有限昀,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具有很好跟蹤響應性能的隨動系統,從采樣原理出發,就是要求輸出y能復現參考輸入信號r,因此,一般這時的采樣頻率應當大于5倍~ 10倍的參考輸入信號頻率。


   合理地選擇采樣周期丁,DAC7641YB是數字控制系統設計的關鍵問題之一。

   由香農( Shannon)采樣定理可知,當采樣頻率fs≥璣。。時,系統可由離散的采樣信號真實地恢復到原來的連續信號,這應當是選擇采樣周期T的理論基礎和最低要求。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,考慮到計算機軟件和硬件的制約,且口硬件成本和控制軟件的負荷,采樣周期又不能太短。當然,目前隨著計算機技術的飛速友展,這方面的制約越來越小。

   從控制系統方面考慮,影響采樣周期T選擇的因素主要包括以下幾種。

   1)對象的動態特性

   對象的動態特性主要與被控對象的慣性時間常數T,和純滯后時間下有關。在不考慮計算機的制約因素條件下,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

   在控制系統中,施加到系統的擾動包括兩大類:一類是需要控制系統克服的頻率較低的主要擾動;另一類是頻率較高的隨機高頻干擾,如測量噪聲等,這是采樣時要忽略的。這樣,采樣頻率應選擇在這兩類干擾的頻率之間。一般地,采樣頻率應滿足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,采用模擬化連續設計數字控制器時,若忽略零階保持器,就要求系統具有足夠高的采樣頻率,以使采樣控制系統更接近于連續系統。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)執行機構的速度

   執行機構的響應速度都是有限昀,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具有很好跟蹤響應性能的隨動系統,從采樣原理出發,就是要求輸出y能復現參考輸入信號r,因此,一般這時的采樣頻率應當大于5倍~ 10倍的參考輸入信號頻率。


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