控制技术实验报告--基于Matlab的最少拍控制系统设计

计算机控制技术--基于Matlab的最少拍控制系统设计
学院：计算机科学与技术
班级：计科0902班
学号：
姓名：
指导老师：
日期：2012年12月10日
实验五 基于Matlab 的最少拍控制系统设计
一、 实验目的
学习使用Matlab 设计最少拍系统的方法
二、 实验器材
x86 系列兼容型计算机，Matlab 软件
三、 实验原理
系统如图所示，建立相应的数字PID 系统和最少拍系统并进行仿真。

1. 数字PID 系统设计
建立所示的数字PID 系统控制模型并进行系统仿真，已知
)
2)(1(10
)(++=
s s s G p ，采样周期T=0.1s 。

2. 最少拍系统仿真
计算机控制系统 仿真实验
建立所示的数字PID 系统控制模型并进行系统仿真，已知)
1(10
)(+=S S S G p ，采
样周期T=1s 。

广义被控对象脉冲传递函数：
)
3679.01)(1()718.01(679.3])1(1[)]([)(111
1z z z z e s s K
s
Z s G Z z G Ts
-------+=+∙-==，则G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故 u=0，v=1，m=1。

a. 有纹波系统
单位阶跃信号：根据稳定性要求，G(z)中 z=1 的极点应包含在 Φe(z)的零点中，系统针对阶跃输入进行设计，q=1，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设ϕ
1
)(z z -=Φ，
根
据
1
)1(=Φ，求得
1
=ϕ
，则
z
z 1
)(-=Φ，
z
z
z z z G z D 1
1
718.01)
3679.01(2717.0)(1)()(1)(--+-=Φ-Φ=。

b. 无纹波系统
单位阶跃信号：根据稳定性要求，G(z)中 z=1 的极点应包含在
)(z e
Φ
的零点中，系统针对
阶跃输入进行设计，q=1，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设
)
718.01()(1
1z z z --+=Φ，
根据
1
)1(=Φ，求得
58.00
=ϕ
，则
)
718.01(582.0)(1
1
z z z --+=Φz
z z
z z z z G z D 2
12
1
418.0582.01)
3679.03679.01(158.0)(1)()(1)(------=-=Φ-Φ=。

四、 实验步骤
1. 根据实验要求设计数字控制器对系统进行控制并仿真
2. 观察并记录输出的结果，与理论计算值相比较
3. 改变参数，观察不同参数下的仿真结果
五、实验数据及结果分析
记录输出的数据和图表并分析。

(1)有纹波控制系统仿真模型
(A).数字控制器输出U（z）
(B)系统输出Y(z)
(2)最少拍无纹波控制系统的仿真
六、总结
此次实验,在老师的精心指导下，通过查阅资料，动手实践等环节，联系理论知识，进一步了解和掌握自动控制原理的基本概念、控制系统的基本分析和设计方法,提高分析问题和解决问题的能力。

采用MATLAB软件构成的实时控制实验平台,借助于该平台构成典型实验更加直观地掌握自动控制原理课程要求掌握的内容,提高学习掌握自动控制理论知识的兴趣。

以后会加强此方面知识的学习及实践，是知识掌握得更全面，尽可能达到学以致用。