計(jì)算機(jī)控制工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、計(jì)算機(jī)控制工程實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)?zāi)康模?了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成結(jié)構(gòu)和掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理；熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。2掌握控制器的設(shè)計(jì)方法；能夠利用最小拍有紋波，最小拍無(wú)紋波，大林算法，數(shù)字PID四種方法設(shè)計(jì)數(shù)字控制器。并體會(huì)四種算法設(shè)計(jì)的不同。比較不同控制器的設(shè)計(jì)方法的區(qū)別，在編程和仿真的過(guò)程中，學(xué)習(xí)MATLAB軟件的使用，通過(guò)Matlab工具仿真控制效果，掌握不同控制器的特點(diǎn)；3通過(guò)本實(shí)驗(yàn)積累在具體控制工程中分析與解決具體問(wèn)題的能力，并熟悉設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的過(guò)程。4對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，體會(huì)不同的設(shè)計(jì)思想，加深對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解二實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象結(jié)構(gòu)：D(z)是待設(shè)計(jì)的數(shù)字

2、控制器，G(s)是被控對(duì)象的連續(xù)傳遞函數(shù)，Gh(s)是零階保持器，T為采樣周期G(s)有兩種：傳函G仁21_e2rsGs,Gh(s)=S(S+2)S傳函G2:21_eJsGs,Gh(s)T=0.5S+2S試分別設(shè)計(jì)控制算法(D(z)使輸出丫(t)能夠跟蹤v(t)參考輸入，v(t)有三種:1單位階躍2單位速度3隨動(dòng)信號(hào)：設(shè)輸入信號(hào)包含上升、平頂和下降階段或改用加速度信號(hào)設(shè)計(jì)4種控制器:1數(shù)字PID2大林算法3最小拍(最速跟蹤)4最小拍無(wú)紋波三數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果1有紋波的最小拍控制器(1)傳函G的最小有紋波控制器設(shè)計(jì)廣義對(duì)象的Z傳遞函數(shù)為：1-e*20.184z(10.717z)

3、G(z)=Z|=-1j1ss(s+2)_(1_z)(1_0.368z)故d=1,M-二1,N-=1-z,j=1輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)對(duì)單位階躍信號(hào)，q所以，二z_1F(z)e(z)=。遼一并因?yàn)?，deg片(z)二dm一-1=0且F1(z)的首項(xiàng)為1，所以有,F；(z)=1,即；(Z)二(1-Zj(Z)二1-e(Z)二Z“則數(shù)字控制器為：_、1(Z)5.43(1-0.368z)D(z)1G(z)*e(z)(1+0.717Z)輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)：rLk2z+Q717)JL俗as7rnsfefFenDiaoreteZeroFoleZeroOrdefHo

4、ldiStep輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的仿真結(jié)果:輸入速度信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)對(duì)單位速度信號(hào)，q=2所以，二zF(z)、(獷(1宀)乍(z)因?yàn)?，degF1(z)=dm一-1=0且Fi(z)的首項(xiàng)為1,所以有,Fi(z)=1，即e(z)二(1-z)2(Z)=1-e(z)二2z-z2則數(shù)字控制器為：D1*(z)10.86(10.5z)(10.368z)zG(z)(z)(1-z4)(10.717z)輸入速度信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)：輸入速度信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的仿真結(jié)果:輸入隨動(dòng)信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì):數(shù)字控制器為：1.=1。.86（1-0.分

5、）（1-。.36疔）G（z）札（1-z）（1+0.717z）輸入隨動(dòng)信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的仿真結(jié)果:數(shù)字控制器為：1.5站嚴(yán)曲G(z)札(z)z31輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G2(s)的控制器設(shè)計(jì)輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G2(s)的控制器設(shè)計(jì)：輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的仿真結(jié)果為:Rsrmp輸入速度信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器為:輸入速度信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)數(shù)字控制器為：.4321*(z)4z-4.472z+1.104ZD(z)4G(z)*e(z)0.632z-2.5281.896輸入隨動(dòng)信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G2(s)的控制器設(shè)計(jì)數(shù)字控制器為：1(z)4z4-4.47

6、2z34104Z2D(z)=T=4G(z)*e+1.896輸入隨動(dòng)信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器為：輸入隨動(dòng)信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的仿真結(jié)果為:2無(wú)紋波的最小拍控制器(1)傳函G的最小拍無(wú)紋波控制器設(shè)計(jì)廣義對(duì)象的Z傳遞函數(shù)為：1-e=s20.184z(10.718z1)G(z)=Z=y2ss(s+2)一(1z)(10.368z)故d=1，M=10.717z，N一=1-z，j=1輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)對(duì)單位階躍信號(hào)，q所以，(z)二z(10.717z)F(z)e(z)=(1-z“)F1(z)因?yàn)?，degF1(zdm-1=1degF(z)二qnJ-1=0于是，(z)二z(V0.718z_1)f0因?yàn)椋?1)=1.718f01，有，f。=0.582所以，(z)=0.582z(10.718z)e(z)(z)=1-0.582z1-0.417z2則數(shù)字控制器為：21*(z)3.163(1-z，)(1-0.368Z-1)D(z)12G(z)*e輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì):輸入階躍信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的仿真結(jié)果:輸入速度信號(hào)時(shí)被控對(duì)象為G(s)的控制器設(shè)計(jì)