Файл: Microcontroller based applied digital control (D. Ibrahim, 2006).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.06.2025
Просмотров: 3288
Скачиваний: 1
DIGITAL CONTROLLERS |
217 |
Figure 9.6 Control signal
The dead-beat controller is very sensitive to plant characteristics and a small change in the plant may lead to ringing or oscillatory response.
9.1.2 Dahlin Controller
The Dahlin controller is a modification of the dead-beat controller and produces an exponential response which is smoother than that of the dead-beat controller.
The required response of the system in the s-plane can be shown to be
1 |
e−as |
|||||
Y (s) = |
, |
|||||
s |
1 |
+ |
sq |
|||
where a and q are chosen to give the required response (see Figure 9.7). If we let a = k T , then the z-transform of the output is
Y (z) =
z−k−1(1 − e−T /q )
(1 − z−1)(1 − e−T /q z−1)
and the required transfer function is
T (z) |
Y (z) |
z−k−1(1 − e−T /q ) |
(1 − z−1) |
|||||||||||
= R(z) |
= (1 |
− |
z |
− |
1)(1 |
− |
− |
T /q z |
− |
1) 1 |
||||
e |
||||||||||||||
218 DISCRETE CONTROLLER DESIGN
Time |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
constant q |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
a |
q |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Figure 9.7 Dahlin controller response |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
or |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T (z) |
= |
z−k−1(1 − e−T /q ) |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
− |
e |
− |
T /q z |
− |
1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Using (9.3), we can find the transfer function of the required controller: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D(z) |
= |
1 |
T (z) |
1 |
z−k−1(1 − e−T /q ) |
. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HG(z) 1 − T (z) |
= HG(Z ) 1 − e−T /q z−1 − (1 − e−T /q )z−k−1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
An example is given below to illustrate the use of the Dahlin controller. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Example 9.2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The open-loop transfer function of a plant is given by |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
G(s) = |
e−2s |
. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
+ |
10s |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Design a Dahlin digital controller for the system. Assume that T = 1 s. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Solution |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The transfer function of the system with a zero-order hold is given by |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e |
− |
s T |
2s |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HG(z) = Z |
1 − |
G(s) = (1 − z−1)Z |
e− |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
s |
s(1 |
10s) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
or |
+ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
10 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HG(z) = (1 − z−1)z−2 Z |
= (1 − z−1)z−2 Z |
1/ |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
s(1 |
10s) |
s(s 1/10) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
From z-transform tables we obtain |
+ |
+ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HG(z) |
= |
(1 |
− |
z−1)z−2 |
z(1 − e−0.1) |
z−3 |
(1 − e−0.1) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(z |
− |
1)(z |
− |
e |
− |
0.1) = |
1 |
− |
e |
− |
0.1z |
− |
1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
or |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HG(z) = |
0.095z−3 |
. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 − 0.904z−1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||