采样周期的选取

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第176页（1100字）

采样周期T或采样频率ω_s是离散控制系统的重要参数，尤其是计算机控制系统设计首先要考虑的问题。

根据采样定理，采样周期T≤π／ω_max。由于被控对象的物理过程及参数的变化比较复杂，致使模拟信号的最高角频率ω_max很难确定。采样定理仅从理论上给出了采样周期的上限，实际采样周期的选取要受到多方面因素的制约。

采样周期T的选取一般应考虑下列几个因素：

·采样周期应远小于作用于系统上的干扰信号的周期。在工程实用中，常把干扰引起的偏差达到规定的最大允许值时的采样周期定为系统允许的最大采样周期。

·采样周期应比被控对象的时间常数小得多，否则采样信号无法反应瞬变过程。若被控对象的时间常数为T_p，其纯延时为τ，那么当τ=0或τ＜0．5T_p时，可选采样周期T介于0．1T_p至0．2T_p之间；当τ≥0．5T_p时，可选T等于或接近τ。

·采样周期的选取要考虑执行器的响应速度。如果执行器的响应速度比较慢，那么过短的采样周期将失去意义。

·采样周期的选取要考虑对控制系统调节品质的要求。在计算机运算速度允许的情况下，采样周期越短，则调节品质越好。

·采样周期的选取要考虑性能价格比。从控制性能考虑，希望采样周期短，但计算机运算速度，以及A／D和D／A的转换速度相应地提高，导致计算机的费用增加。

·采样周期的选取还应考虑计算机所承担的工作量。如果控制的回路数量多，计算量大，则采样周期的选取要加长；反之，可以缩短。

·对于采用PID控制器的计算机控制系统，采样周期的选取应与PID参数的整定综合考虑。

由上述分析可知，采样周期的选择受多种因素影响，有些是相互矛盾的，必须视具体情况和主要的要求作出折中选择。在具体选择采样周期时，可参照表5．7－7所示的经验数据，再通过现场试验最后确定合适的采样周期。表5．7－7仅列出几种经验采样周期T的上限，随着计算机技术的进步及其成本的下降，一般可以选取较短的采样周期。

表5．7－7 经验采样周期