計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(湯楠)-(5)課件

1、第五章控制規(guī)律的離散化設(shè)計(jì)5.1最小拍控制器設(shè)計(jì)5.2數(shù)字控制器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)5.3應(yīng)用實(shí)例示教機(jī)械手控制本章小節(jié)習(xí)題計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制規(guī)律的設(shè)計(jì)就是在給定性能指標(biāo)的條件下設(shè)計(jì)出數(shù)字控制器， 使系統(tǒng)達(dá)到要求。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制規(guī)律的設(shè)計(jì)方法一般分為四種，即離散化設(shè)計(jì)方法、 模擬化設(shè)計(jì)方法、 狀態(tài)空間法設(shè)計(jì)方法和復(fù)雜控制規(guī)律設(shè)計(jì)方法。 本章介紹的離散化設(shè)計(jì)方法就是假定對(duì)象本身是離散化模型或者用離散化模型表示的連續(xù)對(duì)象， 以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)， 以Z變換為數(shù)學(xué)工具， 在z域中直接設(shè)計(jì)出數(shù)字控制器D（z）。 這種設(shè)計(jì)方法又稱z域設(shè)計(jì)方法或直接設(shè)計(jì)方法。 離散化設(shè)計(jì)方法可分為兩類： (1) 解析

2、法。 根據(jù)給定的閉環(huán)系統(tǒng)性能指標(biāo)要求， 通過(guò)解析計(jì)算求得數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D（z）， 其中最典型的就是最小拍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 (2) 圖解法。 工程中比較常用的一種是頻域法， 也稱雙線性變換法（簡(jiǎn)稱W變換法）； 另一種是根軌跡法。 本章將主要講解解析法的離散化設(shè)計(jì)。 典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)如圖5.1所示。 圖5.1 典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 （5.1） 式中, G（z）為廣義對(duì)象（包括零階保持器與實(shí)際對(duì)象）的脈沖傳遞函數(shù)， D（z）為數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)。 (5.2)若已知G（z）， 并根據(jù)性能指標(biāo)要求定出（z）， 則數(shù)字控制器D（z）就可由下式解出(5.3) 5.1

3、最小拍控制器設(shè)計(jì)最小拍系統(tǒng)是指如圖5.1所示典型系統(tǒng)對(duì)某種特定輸入具有最快的響應(yīng)速度， 被控量能在最短的調(diào)節(jié)時(shí)間即最少的采樣周期數(shù)內(nèi)達(dá)到設(shè)定值。 換言之， 偏差采樣值能在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到并保持為零。 這種偏差為零只是在采樣時(shí)刻為零， 而在任何兩次采樣時(shí)刻之間輸出卻不一定為零。 5.1.1 最小拍有紋波控制器的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法最小拍控制器設(shè)計(jì)必須從被控對(duì)象的特性出發(fā)， 依據(jù)系統(tǒng)性能要求， 運(yùn)用解析的方法推得。 1 最小拍控制器的一般設(shè)計(jì)步驟第一步： 根據(jù)性能指標(biāo)要求和約束條件確定（z）。 性能指標(biāo)要求和約束條件有： （1） 穩(wěn)定性： 閉環(huán)系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。（2） 準(zhǔn)確性： 閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)典型輸入的響

4、應(yīng)誤差必須是穩(wěn)態(tài)誤差。 最小拍有紋波控制器只是在采樣點(diǎn)上無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。（3） 快速性： 系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程盡快結(jié)束， 即調(diào)節(jié)時(shí)間為有限拍， 且拍數(shù)最小。 （4） 物理可實(shí)現(xiàn)性： 設(shè)計(jì)的數(shù)字控制器D（z）必須是在物理上可實(shí)現(xiàn)的。 第二步： 依據(jù)式(5.3)， 由G(z)、 (z)確定D(z)。第三步： 根據(jù)D（z）編制控制算法的程序。 顯然， 第一步是設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的關(guān)鍵。 下面將從性能指標(biāo)要求和約束條件的四個(gè)方面逐步討論（z）的確定。2 由準(zhǔn)確性要求確定（z）假定廣義對(duì)象G（z）是穩(wěn)定的， 且不含單位圓上和圓外的零點(diǎn)， G0（s）不含純滯后。 根據(jù)準(zhǔn)確性要求， 系統(tǒng)在采樣點(diǎn)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差， 即(5.4)對(duì)

5、于典型輸入信號(hào)，其Z變換為(5.5)其中B(z)不含（1z1）因子。 將上式代入式（5.4）， 有顯然， 要使穩(wěn)態(tài)誤差為零， e（z）中必須包含（1z1）因子， 且冪次不能低于q， 即(5.6)其中mq， F（z）是關(guān)于z1的有限多項(xiàng)式。 3 由快速性要求確定（z）快速性要求閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)能在最短時(shí)間內(nèi)使采樣點(diǎn)上的誤差為零， 這就要求e（z）包含z1 的冪次盡可能小。 在滿足準(zhǔn)確性的前提下， 令m=q， F（z）=1（即n=0）， 則此時(shí)e（z）既滿足準(zhǔn)確性又滿足快速性要求， 故有 e(z)=(1z1)q （5.7） 對(duì)典型輸入信號(hào)最小拍有紋波控制器設(shè)計(jì)可按表5.1進(jìn)行。4 由穩(wěn)定性要求確定（

6、z）由式（5.3）知數(shù)字控制器D（z）不僅與輸入信號(hào)有關(guān)， 而且與廣義對(duì)象有關(guān)。 當(dāng)廣義對(duì)象含有單位圓上和圓外的零點(diǎn)、 極點(diǎn)時(shí)， 必定對(duì)e（z）、 （z）有更多的要求。 最小拍系統(tǒng)， 不但要保證系統(tǒng)的輸出在各采樣點(diǎn)上穩(wěn)定， 同時(shí)也要考慮控制量的穩(wěn)定， 才能使閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正意義上的穩(wěn)定。 因此需要對(duì)控制量進(jìn)行研究。 對(duì)圖5.1所示典型系統(tǒng)， 可推導(dǎo)出如果廣義對(duì)象G（z）中所有零點(diǎn)、 極點(diǎn)都在單位圓內(nèi)， 那么系統(tǒng)是穩(wěn)定的，即被控變量y和控制量u都是穩(wěn)定的。 如果廣義對(duì)象G（z）中含有單位圓上和圓外零點(diǎn)、 極點(diǎn)， 即G（z）、 U（z）含有不穩(wěn)定的極點(diǎn)， 則控制量u就是不穩(wěn)定的， 系統(tǒng)輸出y也就不

7、穩(wěn)定。(5.8)由式（5.1）可以看出D（z）、 G（z）總是成對(duì)出現(xiàn)， 但并不能簡(jiǎn)單地用D（z）的相關(guān)零極點(diǎn)去抵消G（z）的單位圓上、 圓外的零極點(diǎn)。 這是因?yàn)槿粢窒鸊（z）的單位圓上或圓外的零點(diǎn)， D（z）必含單位圓上或圓外的極點(diǎn)， 從而使D（z）不穩(wěn)定， 控制量u不穩(wěn)定。 另外， 理論上可以采用這種對(duì)消法使系統(tǒng)穩(wěn)定， 但實(shí)際控制中， 由于辨識(shí)的誤差或參數(shù)的變化， 使得由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的D（z）并不完全隨G（z）的變化而變化， 故而這種抵消是不能真正實(shí)現(xiàn)的。 可以找到正確解決上述問題的方法。觀察（1） 讓（z）的零點(diǎn)包含G（z）單位圓上或圓外的零點(diǎn)。 （2） 讓e（z）的零點(diǎn)包含G（z）單位

8、圓上或圓外的極點(diǎn)。 例5.1 設(shè)圖5.1所示系統(tǒng)的對(duì)象傳遞函數(shù)是T1 s， 試針對(duì)單位階躍輸入信號(hào)設(shè)計(jì)最小拍控制器D（z）。 解 首先將廣義對(duì)象離散化。 因?yàn)镚（z）中含有z1項(xiàng)和單位圓外零點(diǎn)z2.78， 故（z）應(yīng)包含z1及(1+2.78z1)項(xiàng)， (z)=a1z1(1+2.78z1) 又由于G（z）中含有單位圓上極點(diǎn)z1， e（z）應(yīng)包含(1z1)項(xiàng)。 同時(shí)考慮到e（z）與(z)應(yīng)有相同冪次， 故 e(z)=(1z1)(1f1z1) 利用（z）1e（z）， 得聯(lián)立方程組解得從而求得單位階躍響應(yīng)其控制量u(k)及輸出量y(k)響應(yīng)曲線如圖5.2所示。 圖5.2 控制量u（k）及輸出量y（k）

9、響應(yīng)曲線可見控制量收斂， 輸出量穩(wěn)定， 系統(tǒng)兩拍即可準(zhǔn)確跟蹤輸入。 5 由D（z）的物理可實(shí)現(xiàn)性要求確定（z）D（z）物理可實(shí)現(xiàn)性就是指D（z）當(dāng)前時(shí)刻的輸出值只取決于當(dāng)前時(shí)刻及過(guò)去時(shí)刻的輸入， 而與未來(lái)時(shí)刻無(wú)關(guān)。 數(shù)學(xué)上體現(xiàn)在保證D（z）分母中z1的最低冪次不大于分子中z1的最低冪次。 當(dāng)廣義對(duì)象包含純滯后環(huán)節(jié)時(shí)， 在設(shè)計(jì)D（z）時(shí)應(yīng)考慮可實(shí)現(xiàn)性問題。6 最小拍有紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)為(5.9)其中有u個(gè)零點(diǎn)、 v個(gè)極點(diǎn)在單位圓上或圓外。 系統(tǒng)對(duì)于典型輸入信號(hào)(5.10)要滿足響應(yīng)最快而穩(wěn)定， 且在采樣點(diǎn)上無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差， 還能保證物理上的可實(shí)現(xiàn)性， 則閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)應(yīng)為(

10、5.11)誤差脈沖傳遞函數(shù)為(5.12)注意： （1） 上式中系數(shù)ai、 fi可由關(guān)系式（z）1e（z）中z1對(duì)應(yīng)系數(shù)相等的方程組求得。 （2） G（z）含有單位圓上極點(diǎn)z1時(shí)， e（z）應(yīng)含相應(yīng)零點(diǎn)的要求與應(yīng)含（1z1）q的快速性要求出現(xiàn)重復(fù)， 此時(shí)e（z）中（1z1）因子就取q和G（z）的z1極點(diǎn)數(shù)目w中的較大者， 同時(shí)（z）中v的個(gè)數(shù)減少所出現(xiàn)的重復(fù)數(shù)。 （3） 最小拍有紋波系統(tǒng)在采樣點(diǎn)上的調(diào)節(jié)時(shí)間為ts(r+q+u+v1)T例5.2 設(shè)圖5.1所示系統(tǒng)的對(duì)象傳遞函數(shù)是T0.5 s試針對(duì)單位階躍輸入信號(hào)設(shè)計(jì)最小拍有紋波控制器D（z）。 解由此知r=1， q=1， u=1（單位圓外零點(diǎn)z=

11、11.4815）， v=1（單位圓上極點(diǎn)z=1）。 因?yàn)閝=v=1， 故e（z）中不再外加極點(diǎn)， 且（z）中v的數(shù)目應(yīng)減去1。 所以(z)=z1(1+1.4815z1)a1e(z)=(1z1)(1+f1z1)利用e(z)=1(z)， 由z1對(duì)應(yīng)冪次系數(shù)相等解得： a1=0.403f1=0.597則 (z)=0.403z1(1+1.4815z1) e(z)=(1z1)(1+0.597z1) 最小拍有紋波數(shù)字控制器為對(duì)階躍輸入信號(hào)的響應(yīng)為即y(0)=0, y(T)=0.403, y(2T)=y(3T)=1。系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線如圖5.3所示。 圖5.3 系統(tǒng)單位階躍輸入時(shí)的輸出響應(yīng)曲線5.1.2 最

12、小拍有紋波系統(tǒng)存在的主要問題盡管最小拍有紋波控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單， 設(shè)計(jì)步驟明確， 設(shè)計(jì)過(guò)程可解析地進(jìn)行， 設(shè)計(jì)出的控制器D（z）結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單， 但仍然存在一些問題。 1對(duì)不同輸入類型的適應(yīng)性差針對(duì)某一典型輸入信號(hào)而設(shè)計(jì)的最小拍有紋波控制系統(tǒng)， 對(duì)其他類型的輸入不一定是最小拍， 甚至可能會(huì)有很大的超調(diào)和靜差。 例5.3 設(shè)有一階廣義對(duì)象取T=1 s。 針對(duì)單位斜坡輸入設(shè)計(jì)最小拍有紋波系統(tǒng)， 并同時(shí)對(duì)比單位階躍、 單位斜坡、 單位加速度輸入時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)。 解針對(duì)單位斜坡輸入設(shè)計(jì)數(shù)字控制器為(z)=2z1z2（1） 對(duì)單位階躍輸入系統(tǒng)的響應(yīng)：此時(shí)系統(tǒng)兩拍后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)， 且無(wú)差， 但因y(T)=2，

13、 系統(tǒng)超調(diào)達(dá)100%。 （2） 對(duì)單位斜坡輸入系統(tǒng)的響應(yīng)：此時(shí)系統(tǒng)兩拍后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)， 且無(wú)差。 （3） 對(duì)單位加速度輸入系統(tǒng)的響應(yīng)：可見此時(shí)系統(tǒng)既不是最小拍， 也不是穩(wěn)態(tài)無(wú)差。 輸出響應(yīng)曲線見圖5.4。 圖5.4 三種典型輸入時(shí)系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線圖2 對(duì)參數(shù)變化過(guò)于靈敏最小拍系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)含有多重極點(diǎn)z=0， 這種多重極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的靈敏度可達(dá)到無(wú)窮。 因此， 若系統(tǒng)參數(shù)有變化或計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的參數(shù)與設(shè)計(jì)的參數(shù)有差異時(shí)， 實(shí)際系統(tǒng)會(huì)嚴(yán)重偏離期望的數(shù)值。 這也正是最小拍系統(tǒng)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)常常得不到預(yù)想效果的原因。 例5.4 將例5.3中變?yōu)榍髥挝恍逼螺斎霑r(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)。 解 參數(shù)變化后系統(tǒng)的閉

14、環(huán)脈沖傳遞函數(shù)變?yōu)?對(duì)單位斜坡輸入系統(tǒng)的響應(yīng)為輸出序列為0， 0， 2.4， 2.4， 4.44， 4.56， 6.38， ， 顯然與期望值0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 相差甚遠(yuǎn)。 此時(shí)系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)已變成z1=0.906，z2，3=0.453j0.12， 已偏離圓點(diǎn)甚遠(yuǎn)， 系統(tǒng)已不具備最小拍設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。 3 控制作用易超出限制范圍離散系統(tǒng)中許多參數(shù)與采樣周期有關(guān)， 當(dāng)采樣周期T變小時(shí)， 參數(shù)亦變化，到一定程度就會(huì)使控制量超出系統(tǒng)的線性范圍（包括放大器飽和、 D/A飽和、電機(jī)轉(zhuǎn)速限制等）， 控制量起不到預(yù)期控制的效果。 下面舉例說(shuō)明。 例5.5 設(shè)圖5.1所示系統(tǒng)的對(duì)象傳遞函數(shù)是研

15、究采樣周期T與控制量u的關(guān)系。解 廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)為令,則控制量為 當(dāng)T ， 則顯然， 如果采樣周期一直減小， 系統(tǒng)通過(guò)功放驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 則U（z）幅度達(dá)到一定程度， 必然引起放大器飽和或達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速極限。 因此在設(shè)計(jì)中， 必須恰當(dāng)選擇T。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)T應(yīng)比對(duì)象慣性時(shí)間常數(shù)Ti 小一個(gè)數(shù)量級(jí)或T/Ti1/16。 4 在采樣點(diǎn)之間存在紋波最小拍有紋波系統(tǒng)只是在采樣點(diǎn)上的穩(wěn)態(tài)無(wú)差， 而在采樣點(diǎn)之間的輸出往往存在偏差， 即紋波。 這些紋波對(duì)系統(tǒng)的品質(zhì)產(chǎn)生影響， 同時(shí)增加功耗、 振動(dòng)和機(jī)械磨損， 有些系統(tǒng)甚至不允許有紋波。 因此必須弄清紋波產(chǎn)生的原因， 并設(shè)法消除。 由于存在上述問題， 最小拍有紋波

16、系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)就受到限制， 有些書中稱其為“最低標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)”。5.1.3 最小拍無(wú)紋波控制器設(shè)計(jì)最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)， 是在最小拍有紋波控制器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上， 對(duì)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)（z）做進(jìn)一步修正， 以達(dá)到不僅采樣點(diǎn)上穩(wěn)態(tài)無(wú)差， 而且能消除采樣點(diǎn)之間的紋波。 因此需首先弄清紋波產(chǎn)生的原因， 而后找到消除紋波的方法。 1 紋波產(chǎn)生的原因通過(guò)下面的例題來(lái)說(shuō)明紋波產(chǎn)生的原因。例5.6 設(shè)圖5.1所示系統(tǒng)的對(duì)象傳遞函數(shù)是取采樣周期T=1 s， 針對(duì)單位階躍輸入設(shè)計(jì)最小拍控制器， 并觀察誤差與控制量的輸出。 解 按前述最小拍有紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得故誤差為可見系統(tǒng)一拍即進(jìn)入跟蹤， 誤差為零。 控制量

17、輸出為即控制量在一拍后并未進(jìn)入穩(wěn)態(tài)（是常數(shù)或零）， 而是在不停地波動(dòng)， 從而使連續(xù)部分的輸出在采樣點(diǎn)之間存在紋波。 由此例可得到以下結(jié)論： 最小拍有紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以使得在有限拍后采樣點(diǎn)上的誤差為零， 但數(shù)字控制器的輸出并不一定達(dá)到穩(wěn)定值， 而是上下波動(dòng)的。 這個(gè)波動(dòng)的控制量作用在零階保持器的輸入端， 必然使保持器輸出波動(dòng)， 導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)輸出也出現(xiàn)波動(dòng)。 控制器的波動(dòng)究其原因是由于其U（z）含有單位圓內(nèi)的極點(diǎn)。根據(jù)z平面上極點(diǎn)分布與瞬時(shí)響應(yīng)的關(guān)系， 左半單位圓內(nèi)極點(diǎn)盡管是穩(wěn)定的， 但其響應(yīng)卻是振蕩的， 因而引起U（z）波動(dòng)。 2 消除紋波的附加條件要想消除紋波， 只要使控制量是常數(shù)或零， 不再出

18、現(xiàn)波動(dòng)即可。 鑒于最小拍有紋波設(shè)計(jì)的思想， 其系統(tǒng)輸出y（k）可以在有限拍內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定， 將u（k）當(dāng)作系統(tǒng)輸出， 設(shè)計(jì)出D（z）， 使其也能在有限拍內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定， 從而使系統(tǒng)輸出y（k）無(wú)紋波。 設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)： ， 則為使U（z）/R（z）成為關(guān)于z1的多項(xiàng)式， 顯然應(yīng)使（z）包含Q（z）因子， 即包含G（z）的所有零點(diǎn)。 因此在最小拍有紋波設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上， 應(yīng)使（z）包含G（z）的所有零點(diǎn)， 這就是消除紋波的附加條件， 也是有紋波與無(wú)紋波設(shè)計(jì)的唯一區(qū)別。 設(shè)計(jì)最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)的方法總結(jié)如下： （1） 按最小拍有紋波設(shè)計(jì)方法確定（z）。 （2） 在按無(wú)紋波附加條件（z）的零點(diǎn)中必須包含G(z)的所有

19、零點(diǎn)， 確定（z）。 設(shè)G（z）含有w個(gè)零點(diǎn)z1 ， z2 ， z3 ， ， zw， u個(gè)單位圓上、 圓外零點(diǎn)（wu）， 則無(wú)紋波（z）應(yīng)有(5.13)其中, z1的冪次增加wu， 相應(yīng)地e（z）中z1的冪次也應(yīng)增加wu， 即(5.14) (3) 最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)在采樣點(diǎn)上的調(diào)節(jié)時(shí)間為 ts(r+q+w+v1)T比有紋波增加wu拍， 這也就是無(wú)紋波的代價(jià)。 例5.7 設(shè)圖5.1所示系統(tǒng)的對(duì)象傳遞函數(shù)是T1 s試針對(duì)單位階躍輸入信號(hào)設(shè)計(jì)最小拍無(wú)紋波控制器D（z）， 并觀測(cè)U（z）。解由此知q=1， r=1， w=1（單位圓內(nèi)零點(diǎn)z=0.718）， v=1（單位圓上極點(diǎn)z=1）。 按式（5.13）

20、和式（5.14）有(z)=z1(1+0.718z1)a1e(z)=(1z1)(1+f1z1)利用e（z）=1（z）， 由z1對(duì)應(yīng)冪次系數(shù)相等解得： a1=0.582, f1=0.418則最小拍無(wú)紋波數(shù)字控制器為對(duì)單位階躍輸入信號(hào)的響應(yīng)為即y(0)=0, y(T)=0.582, y(2T)=y(3T)=1。因此得到u（k）從第二拍起恒為零， y（k）從第二拍起恒為1， 因此輸出不再出現(xiàn)紋波。 最小拍無(wú)波紋設(shè)計(jì)， 除了在采樣點(diǎn)之間消除了波紋外， 還在一定程度上減少了控制能量， 降低了對(duì)參數(shù)的敏感度。 但仍然是針對(duì)某一系統(tǒng)特定輸入設(shè)計(jì)的， 對(duì)其他輸入的適應(yīng)性依然不好。 3 改進(jìn)的最小拍控制器設(shè)計(jì)無(wú)論

21、最小拍有紋波設(shè)計(jì)還是無(wú)紋波設(shè)計(jì)， 都存在對(duì)不同類型的輸入信號(hào)適應(yīng)性差， 對(duì)參數(shù)變化過(guò)于敏感以及控制作用易超出線性范圍等問題， 故此需對(duì)最小拍設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。 1） 切換程序法切換程序法的設(shè)計(jì)思想是： 針對(duì)各種輸入類型分別設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的最小拍有紋波或無(wú)紋波數(shù)字控制器D1(z)、D2(z)、 ， 根據(jù)誤差大小使各類控制器在線切換， 以解決適應(yīng)性問題。如有兩類典型輸入時(shí)的切換程序法系統(tǒng)如圖5.5所示。 圖5.5 切換程序的最小拍系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)剛投運(yùn)時(shí)， 相當(dāng)于階躍輸入， 可按階躍輸入設(shè)計(jì)的D1（z）最小拍系統(tǒng)作為控制程序。 當(dāng)系統(tǒng)誤差e（k）減小到一定程度Em時(shí)， 即|e(k)|Em|， 則切換成按速度輸入

22、設(shè)計(jì)的最小拍D2（z）。 程序流程圖如圖5.6所示。 圖5.6 最小拍控制切換程序流程圖2） 慣性因子法慣性因子法又稱阻尼因子法或折衷設(shè)計(jì)法。 其設(shè)計(jì)思想是： 在針對(duì)某一種典型輸入設(shè)計(jì)的最小拍e（z）或（z）中加入慣性因子， 從而兼顧到各類輸入，使調(diào)節(jié)時(shí)間短， 超調(diào)量不要過(guò)大。 代價(jià)即以犧牲最小拍換取系統(tǒng)對(duì)各類輸入的適應(yīng)。 常見的慣性因子表達(dá)形式如下：（1）(5.15)（2）或(5.16)其中N=1最為常見， 即(5.17)從而 (5.18)式中a稱為慣性因子或阻尼因子。 為使系統(tǒng)穩(wěn)定， a 的取值范圍應(yīng)滿足|a|1。 為使系統(tǒng)響應(yīng)能單調(diào)衰減， 常取0a1。 a的選取盲目性較大， 工程上常采用

23、湊試法， 反復(fù)湊試確定a， 因而工作量較大， 這也正是慣性因子法的缺點(diǎn)。慣性因子法之所以能有效增加系統(tǒng)對(duì)不同輸入的適應(yīng)性， 是因?yàn)?/（1az1）是1/（s+a）的Z變換， 因其是一階慣性環(huán)節(jié)， 它的引入相當(dāng)于增強(qiáng)了單位圓內(nèi)實(shí)軸上的極點(diǎn)。 在a的取值范圍滿足|a|1時(shí)， 系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)是衰減的，因此會(huì)使系統(tǒng)不再出現(xiàn)大幅度的交替變化。 例5.8 設(shè)有一階廣義對(duì)象取T=1 s。 針對(duì)單位斜坡輸入設(shè)計(jì)最小拍有紋波系統(tǒng)D(z)， 并應(yīng)用阻尼因子法進(jìn)行改造。解 (1) 針對(duì)單位斜坡輸入進(jìn)行最小拍有紋波設(shè)計(jì)。 e(z)=(1z1)2, (z)=2z1z2 對(duì)單位階躍輸入系統(tǒng)的響應(yīng)對(duì)單位斜坡輸入系統(tǒng)的響應(yīng)對(duì)

24、單位等加速度輸入系統(tǒng)的響應(yīng)可見系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入兩拍后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)， 且無(wú)差， 但t=T時(shí)， 系統(tǒng)超調(diào)達(dá)100%； 對(duì)單位斜坡輸入系統(tǒng)兩拍后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)， 且無(wú)差； 對(duì)單位加速度輸入系統(tǒng)的響應(yīng)既不是最小拍， 也不是穩(wěn)態(tài)無(wú)差， 穩(wěn)態(tài)偏差為T2。 (2) 采用慣性因子法進(jìn)行改進(jìn)。取a=0.5， 則對(duì)單位階躍輸入系統(tǒng)的響應(yīng)對(duì)單位斜坡輸入系統(tǒng)的響應(yīng)對(duì)單位等加速度輸入系統(tǒng)的響應(yīng)與最小拍有紋波設(shè)計(jì)比較， 單位階躍輸入系統(tǒng)超調(diào)降低至50%， 對(duì)單位斜坡輸入系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程加長(zhǎng)了， 對(duì)單位加速度輸入系統(tǒng)的靜差卻增大一倍。 所以說(shuō)慣性因子法并不能改善對(duì)所有輸入信號(hào)的響應(yīng)。 3） 最小均方差設(shè)計(jì)最小均方差設(shè)計(jì)的基本思想是：

25、在按最小拍設(shè)計(jì)的e（z）和（z）的表達(dá)式中引入慣性因子， 然后再按照綜合性積分性能指標(biāo)誤差的平方和最小原則確定慣性因子a的大小。 與慣性因子法相比， 這種方法慣性因子a的確定是解析的， 無(wú)需湊試。 由最小拍設(shè)計(jì)得而最小均方誤差設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)可記做(5.19)其中， 由以上式子可知， J是a的函數(shù)， 因此總能找到一個(gè)a使得J最小。 按某一種典型輸入設(shè)計(jì)的e（z）對(duì)應(yīng)一條J1a曲線， 按另一種典型輸入設(shè)計(jì)， 將得到另一條J2a曲線。 選a使J最小， 就是選使J1 、 J2 都比較小的a， 顯然應(yīng)取兩條曲線的交點(diǎn)處的a。4） 非最小的有限拍控制 在最小拍設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上， 將e（z）再乘以一個(gè)z1的多項(xiàng)

26、式M（z）=b0+b1z1+b2z2+bnzn， 也就是將（z）中的z1的冪次適當(dāng)提高一到二階， 這樣系統(tǒng)盡管已不再是最小拍了， 但仍然是有限拍。 通過(guò)適當(dāng)選擇多項(xiàng)式的系數(shù)bi， 可改變（z）中各項(xiàng)的系數(shù)， 從而降低系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化的靈敏度， 減小控制作用。 bi的選取可用湊試法， 也可在某種最佳性能指標(biāo)準(zhǔn)則下確定。 5.2 數(shù)字控制器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)前面介紹了最小拍系統(tǒng)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法， 但具體如何在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器的算法卻沒有涉及， 現(xiàn)在討論這一問題。 設(shè)計(jì)的D（z）的表示形式不同， 其計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)可以有不同的方法。 （1） D（z）對(duì)應(yīng)的差分方程用狀態(tài)空間表示時(shí)， 數(shù)字控制器的狀態(tài)空間

27、方程可直接在計(jì)算機(jī)上編程。 （2） D（z）以 z1的脈沖傳遞函數(shù)表示時(shí)， 可以用硬件和軟件兩種方法實(shí)現(xiàn)： 利用硬件數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時(shí)， 實(shí)際上是制作一個(gè)專用的處理機(jī)來(lái)完成特定形式D（z）的運(yùn)算， 一般用于某些專用系統(tǒng)； 軟件方法是通過(guò)編制計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn) D（z）的方法， 稱為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。 軟件實(shí)現(xiàn)又可分為以下幾種： 直接程序法、 串行程序法和并行程序法。 5.2.1 直接程序法所謂直接程序法， 是指將 D（z）離散化的差分方程不做任何變化， 直接編制軟件的方法。 直接編排結(jié)構(gòu)就是按高階傳遞函數(shù)分子、 分母多項(xiàng)式系數(shù)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。 它又可以分為三種形式: 零極點(diǎn)型， 極零點(diǎn)型， 可測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型。 1

28、 零極點(diǎn)型 在z域中， 數(shù)字控制器一般可以表示成關(guān)于z1的有理分式(5.20)式（5.20）兩邊交叉相乘后， 可以得到數(shù)字控制器的輸出的Z變換表達(dá)式(5.21)對(duì)上式作Z反變換， 在零初始條件下， 可得差分方程(5.22)根據(jù)式（5.21）可畫出直接程序法的信號(hào)流程圖如圖5.7所示。 根據(jù)式（5.22）可編寫出計(jì)算 u（k）的程序流程圖如圖5.8所示。 圖 5.7 零極點(diǎn)型直接程序法信號(hào)流程圖圖5.8 零極點(diǎn)型直接程序法程序流程圖通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)， 零-極點(diǎn)型直接程序法計(jì)算一次u（k）的花費(fèi)為： 加法次數(shù)為 m+n； 乘法次數(shù)為 m+n+1； 移動(dòng)或稱為延時(shí)運(yùn)算次數(shù)為 m+n； 其中， 寄存純滯后

29、信號(hào)的單元數(shù)為m+n+2， 即 (n+1)個(gè)u(ki)單元， i=0, 1, 2, , n;(m+1)個(gè)e(ki)單元， i=0, 1, 2, , m。2 極零點(diǎn)型為了減小移位操作的次數(shù)， 將式（5.20）進(jìn)行改造， 引入中間變量Q（z）。 于是有： (5.23)(5.24)從而(5.25)零初始條件下， 系統(tǒng)的差分方程為(5.26)(5.27)其計(jì)算機(jī)程序框圖由讀者自行編寫。 3 可測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型為了減小因計(jì)算機(jī)造成的輸出滯后的次數(shù)， 將式（5.20）進(jìn)行改造， 寫作： (5.28)其中(5.29)零初始條件下， 系統(tǒng)的差分方程為(5.30)(5.31)其計(jì)算機(jī)程序框圖由讀者自行編寫。 此種直接程

30、序法計(jì)算滯后小， 主要因?yàn)閐的計(jì)算可以在上一個(gè)采樣周期內(nèi)完成， 本次采樣只要得到e(k)， 按式(5.28)計(jì)算一次乘法、 一次加法即可得到u(k)， 所以計(jì)算周期小， 利于提高系統(tǒng)品質(zhì)。 5.2.2 串行程序法 當(dāng)數(shù)字控制器具有較高的階次時(shí)， 可把D（z）分解因式， 化作一些簡(jiǎn)單的一階或二階環(huán)節(jié)的串聯(lián)。 這時(shí)D（z）的形式可一般地表示為(5.32)其中Di(z)是一階或二階環(huán)節(jié)， 即(5.33)或(5.34)編程時(shí)， 將每個(gè)環(huán)節(jié)的輸出作為下一個(gè)環(huán)節(jié)的輸入， 逐個(gè)環(huán)節(jié)串行下去， 最終輸出u（k）， 而各個(gè)環(huán)節(jié)的編程仍可用直接程序法。 串行程序法信號(hào)流程圖如圖5.9所示。圖5.9 串行程序法信號(hào)

31、流程圖串行程序法的特點(diǎn)如下： （1） 可以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)出的一階或二階Di（z）子程序可以反復(fù)調(diào)用。 這種程序所占存儲(chǔ)量小， 程序易讀、 易改。 （2） 降低系統(tǒng)對(duì)參數(shù)、 及量化誤差的靈敏度。 （3） D（z）的因式分解有時(shí)較困難。5.2.3 并行程序法當(dāng)數(shù)字控制器具有較高的階次時(shí)， 可用部分分式法把D(z)化為一些簡(jiǎn)單的一階或二階環(huán)節(jié)的相加， 其中每個(gè)環(huán)節(jié)可用直接程序法編程。 這種方法又叫部分分式法。 這時(shí)D（z）的形式可一般地表示為(5.35)式中 Di（z）是一階或二階環(huán)節(jié)， 即(5.36)或(5.37)并行程序法信號(hào)流程圖如圖5.10所示。 并行程序法的特點(diǎn)如下： （1） 可以簡(jiǎn)

32、化程序設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)出的一階或二階程序可以反復(fù)調(diào)用。 （2） 可降低系統(tǒng)對(duì)參數(shù)、 及量化誤差的靈敏度。 （3） 部分分式有時(shí)難求。 圖5.10 并行程序法信號(hào)流程圖5.2.4 小結(jié)及例題各種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)法計(jì)算一次u（k）的開銷列于表5.2中。 選擇程序?qū)崿F(xiàn)法的原則是： 程序易讀性強(qiáng)， 計(jì)算時(shí)間短， 計(jì)算誤差小， 占存儲(chǔ)單元少， 編程方便。 按上述原則， 為了簡(jiǎn)便易讀， 可采用零極點(diǎn)型直接程序法； 為了減小計(jì)算滯后， 可選用可測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型直接程序法； 為了計(jì)算精確并減小系數(shù)變化的靈敏度，應(yīng)選用串行程序法； 選并行程序法精度當(dāng)然也較高， 但其計(jì)算次數(shù)、 移位次數(shù)等都大為增加。 例5.9 設(shè)試寫出各種程

33、序設(shè)計(jì)法的差分方程。 解 (1) 直接程序法1： 根據(jù)式(5.22)得（2） 直接程序法2： 根據(jù)式(5.26)、 (5.27)得（3） 直接程序法3： 根據(jù)式(5.30)、 (5.31)得有（4） 串行程序法： 根據(jù)式（5.32）， 將D（z）分解為兩個(gè)一階環(huán)節(jié)相乘， 有其中: 按直接程序法1則有:(5) 并行程序法: 根據(jù)式(5.35)， 將D(z)分解為兩個(gè)一階環(huán)節(jié)相加， 有其中:按直接程序法1則有: 5.3 應(yīng)用實(shí)例示教機(jī)械手控制計(jì)算機(jī)控制的示教型機(jī)械手可以工作在惡劣的環(huán)境中， 代替人工進(jìn)行重復(fù)的或繁重的勞動(dòng)， 如核輻射、 海底作業(yè)、 焊接、 噴漆、 取放工件等。 5.3.1 工作原理

34、計(jì)算機(jī)控制的示教型機(jī)械手的功能較強(qiáng)， 并且具有記憶能力。 該類機(jī)械手具有多個(gè)自由度， 一般由旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、 升降系統(tǒng)和伸縮系統(tǒng)等組成。 這些系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方式是相似的， 現(xiàn)以伸縮系統(tǒng)為例介紹它的工作原理和設(shè)計(jì)方法。示教再現(xiàn)型機(jī)械手伸縮系統(tǒng)的工作原理如圖5.11所示。 它主要由計(jì)算機(jī)、閥控油缸、 液壓動(dòng)力源和計(jì)算機(jī)外圍通道組成。 其中計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)記憶、 比較、 控制的功能； 閥控油缸具有出力大、 響應(yīng)快、 體積小等優(yōu)點(diǎn)， 是系統(tǒng)的執(zhí)行元件；液壓動(dòng)力源是執(zhí)行元件的動(dòng)力源泉； 計(jì)算機(jī)外圍通道由軸角解碼器和模擬輸出通道組成， 軸角解碼器用來(lái)將機(jī)械手輸出位置轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， 輸入給計(jì)算機(jī)， 模擬輸出通道

35、則將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)的模擬信號(hào)作用于電液伺服閥， 控制機(jī)械手動(dòng)作。 圖5.11 示教再現(xiàn)型機(jī)械手伸縮系統(tǒng)示教時(shí)， 系統(tǒng)的開關(guān)S與A點(diǎn)閉合， 系統(tǒng)呈開環(huán)狀態(tài)。 通過(guò)人工操作示教操作器可以使機(jī)械手停留在任意位置。 對(duì)所需的工作位置， 可通過(guò)示教操作器上的記錄按鈕把機(jī)械手的位置送到計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)（記憶）起來(lái)。 機(jī)械手的位置是通過(guò)裝在機(jī)械手輸出手臂處的軸角解碼器把位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后再送給計(jì)算機(jī)的。 再現(xiàn)時(shí)， 系統(tǒng)的開關(guān)S與B點(diǎn)閉合， 系統(tǒng)呈閉環(huán)狀態(tài)。 當(dāng)按動(dòng)示教操作器的執(zhí)行按鈕后， 計(jì)算機(jī)依次從存儲(chǔ)器中取出原來(lái)存入的位置信號(hào)， 每取一次位置信號(hào)都與機(jī)械手當(dāng)前位置作比較， 若存在誤差，

36、就控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)， 直到消除誤差為止， 此時(shí)機(jī)械手就復(fù)現(xiàn)了原來(lái)存入的位置。 根據(jù)需要， 可以規(guī)定機(jī)械手在某點(diǎn)停留的時(shí)間， 停留時(shí)間一到， 就復(fù)現(xiàn)下一個(gè)位置。 復(fù)現(xiàn)時(shí)機(jī)械手閉環(huán)系統(tǒng)框圖如圖5.12所示。圖中: D（z）為數(shù)字控制器；圖5.12 復(fù)現(xiàn)時(shí)機(jī)械手閉環(huán)系統(tǒng)框圖， 為零階保持器；Ke為伺服放大器系數(shù)； 為閥控油缸傳遞函數(shù)。上兩公式中， T為采樣周期； Kf為閥控油缸的速度放大系數(shù)； n為閥控油缸的自振頻率； 為閥控油缸的阻尼系數(shù)。 5.3.2 數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 機(jī)械手連續(xù)部分（廣義對(duì)象）的脈沖傳遞函數(shù)由圖5.11可知其中， KT=KeKfn。 對(duì)上式求Z變換的廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)

37、為其中: ai=f1(Ke, Kf, T, , n)， bi=f2(Ke, Kf, T, , n)。2機(jī)械手閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)字控制器設(shè)計(jì) 根據(jù)前面的討論， 可以對(duì)機(jī)械手閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)字控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1） 快速無(wú)紋波D（z）的設(shè)計(jì) 假設(shè)針對(duì)單位階躍輸入信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 而且G（z）又無(wú)不穩(wěn)定極點(diǎn)。 根據(jù)5.1節(jié)中的方法（已知q=1， v=1， w=2， r=1）， 由式（5.13）、 （5.14）可得利用e（z）=1（z）， 比較其對(duì)應(yīng)系數(shù)可求得x， f1， f2 。 從而簡(jiǎn)記為如下一般形式： 2） D(z)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 按5.2節(jié)所述， 用直接程序法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器D(z)。 很容易得到D（z）的無(wú)

38、紋波數(shù)字控制器的差分方程為程序流程圖如圖5.13所示。 圖5.13 機(jī)械手最小拍無(wú)紋波數(shù)字控制器程序流程圖3 示教型機(jī)械手的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)除了實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器D(z)的功能外， 示教再現(xiàn)的全部動(dòng)作也是由計(jì)算機(jī)程序完成的。 示教再現(xiàn)型機(jī)械手的程序主要包括示教定位、 記錄、 執(zhí)行、 返回和清零等五部分。 示教操作器面板示意圖如圖5.14所示， 具體程序流程圖略去， 下面簡(jiǎn)述各部分程序的功能。 圖5.14 示教操作器開關(guān)示意圖1） 示教定位程序 示教定位程序用于保證定位精度。 示教操作器上的開關(guān)S1為示教開關(guān)，向上為正轉(zhuǎn)， 向下為反轉(zhuǎn)， 中間位置為定位。 機(jī)械手在進(jìn)行示教時(shí)， 伺服機(jī)構(gòu)處于正轉(zhuǎn)或反

39、轉(zhuǎn)， 系統(tǒng)為開環(huán)工作狀態(tài)。 由于伺服放大器和電液伺服閥存在零點(diǎn)漂移， 所以一旦某一點(diǎn)示教結(jié)束， 需要將系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入閉環(huán)工作狀態(tài)， 即投入定位程序運(yùn)行。 程序運(yùn)行時(shí)對(duì)A/D的輸出進(jìn)行采樣。 設(shè)當(dāng)前采樣值為y（k）， 位置給定值為r（k）， 定位程序?qū)蓚€(gè)值進(jìn)行比較。 若偏差1=r（k）y（k）0， 機(jī)械手則要?jiǎng)幼鳎ㄕD(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）， 以消除位置誤差， 直到1=0， 機(jī)械手才停車， 程序轉(zhuǎn)向查詢中斷。 由于定位程序的運(yùn)行， 使系統(tǒng)的定位精度得到保證。2） 記錄程序記錄程序用于將示教點(diǎn)保存起來(lái)。 撥動(dòng)示教操作器上的開關(guān)S5， 產(chǎn)生記錄中斷， 計(jì)算機(jī)立即轉(zhuǎn)到記錄程序工作。 該程序首先消除記錄中斷， 把第一

40、個(gè)示教點(diǎn)y0（k）存入M單元保存， 而后計(jì)算機(jī)從記錄程序又轉(zhuǎn)回到定位程序， 此時(shí)可進(jìn)行第二個(gè)點(diǎn)的示教。 若第二個(gè)點(diǎn)也要保存， 再撥動(dòng)開關(guān)S5， 第二個(gè)點(diǎn)y1（k）存入M+1單元。 依次操作， 可將所需的示教點(diǎn)全部保存并記錄下來(lái)。 記錄完成后， 機(jī)械手停留在最后一個(gè)示教點(diǎn)位置上， 計(jì)算機(jī)又恢復(fù)到定位程序。3） 執(zhí)行程序執(zhí)行程序用于完成示教動(dòng)作的再現(xiàn)。 撥動(dòng)示教操作器上的開關(guān)S3， 計(jì)算機(jī)得到中斷信號(hào)， 系統(tǒng)從定位程序轉(zhuǎn)入執(zhí)行程序運(yùn)行。 該程序首先消除執(zhí)行中斷， 從存儲(chǔ)器M中取出第一個(gè)示教點(diǎn)r1（k）， 并與機(jī)械手當(dāng)前位置y（k）進(jìn)行比較。 當(dāng)存在偏差1= r1（k）y（k）0時(shí)， 則將誤差1送給

41、數(shù)字控制器D（z）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 然后輸出u（k）。 由于系統(tǒng)采用無(wú)紋波最小拍數(shù)字控制器D（z）， 因此只經(jīng)過(guò)有限拍后就能滿足1=0， 機(jī)械手停止動(dòng)作， 從而完成第一個(gè)示教點(diǎn)的動(dòng)作。 依次類推， 直至完成最后一個(gè)示教點(diǎn)的再現(xiàn)。 4） 清零程序清零程序用于全部記錄點(diǎn)的清除。 撥動(dòng)示教操作器上的開關(guān)S4， 計(jì)算機(jī)得到中斷信號(hào)， 系統(tǒng)從定位程序轉(zhuǎn)入清零程序運(yùn)行。 該程序首先消除清零中斷， 取存儲(chǔ)單元M， M+1， M+2， 的內(nèi)容， 判別這些存儲(chǔ)單元中的存數(shù)是否為零。 若不為零， 則存入零。 然后再清除示教點(diǎn)的個(gè)數(shù)值N， 為新的示教做準(zhǔn)備。 清零結(jié)束， 程序回到定位程序。 5） 返回程序返回程序用于

42、使機(jī)械手停止再現(xiàn)。 可以在任意時(shí)刻撥動(dòng)示教操作器上的返回開關(guān)S2 ， 則機(jī)械手將從撥動(dòng)開關(guān)時(shí)繼續(xù)完成余下的示教點(diǎn)的動(dòng)作。 當(dāng)執(zhí)行完最后一個(gè)示教點(diǎn)后， 機(jī)械手就停在最后一個(gè)示教點(diǎn)位置上， 此時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入定位程序運(yùn)行。 以上只是對(duì)機(jī)械手一個(gè)回路的示教再現(xiàn)程序進(jìn)行了分析， 對(duì)于多個(gè)回路的控制， 其原理都是一樣的。 只要計(jì)算機(jī)的速度、 容量足夠， 它就可以同時(shí)控制機(jī)械手的多個(gè)回路協(xié)同動(dòng)作， 從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的控制。 本 章 小 結(jié) 本章介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制規(guī)律的離散化設(shè)計(jì)方法解析法， 主要包括下面兩部分內(nèi)容：（1） 最小拍控制器設(shè)計(jì)： 給出最小拍控制器設(shè)計(jì)的一般步驟， 并給出有紋波、 無(wú)紋波最小拍控制器設(shè)計(jì)及改進(jìn)的最小拍控制