在計算機控制系統(tǒng)中,采樣頻率或采樣周期的選擇非常重要,它直接影響控制效果,而且還影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應該綜合考慮計算機控制系統(tǒng)中采樣周期的選擇問題。下面給出幾種常用的確定采樣周期t的方法。
(1) 按系統(tǒng)閉環(huán)頻帶選取
系統(tǒng)閉環(huán)頻帶反映了系統(tǒng)中的信號頻率。如果期望系統(tǒng)的閉環(huán)頻帶給定,則可取采樣角頻率為,即選取采樣周期為
(2) 按系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)選取
〖例1〗 設系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下,試確定閉環(huán)系統(tǒng)的采樣周期范圍。
解:將系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)寫成
從而:t1=0.5秒,=0.25秒,=2/10秒0.628秒。得=0.25秒。
由式(1)可以確定采樣周期t的范圍為:0.0625~0.125秒。
(3) 按系統(tǒng)開環(huán)階躍響應的上升時間選取
階躍響應反映了被控系統(tǒng)的動態(tài)性能,其初始階段反映了信號的高頻成分,所以按階躍響應的上升時間選取采樣周期就相當于按系統(tǒng)中最高頻率的信號確定t。對無超調的系統(tǒng),其上升時間tr是指響應從穩(wěn)態(tài)值的10%上升至穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間;對有超調的系統(tǒng),上升時間tr是指響應從零第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間。
若已測得系統(tǒng)的階躍響應上升時間tr,則可選取采樣周期為
(2)
(4) 根據(jù)生產過程控制的經驗選取
一般的過程對象中,起主要作用的往往只是一個時間常數(shù),記為td,可以選取采樣周期t為
(3)
目前,人們對過程對象的控制研究和應用較多,對一些常見的過程量的采樣周期 的選擇范圍已有豐富經驗,相應采樣周期的參考范圍是:流量1~3秒,溫度10~20秒,液位5~10秒,壓力1~5秒,成份10~20秒。
總之,設計計算機控制系統(tǒng)時,應該在滿足采樣定理的前提下,兼顧系統(tǒng)硬件速度和控制算法復雜度,合理地選擇采樣周期的范圍,最后通過調試確定使系統(tǒng)性能滿足要求的采樣周期。